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溶剂热法制备纳米磁性四氧化三锰的研究

陈权启  
【摘要】:本论文利用正交实验的方法研究了溶剂热法制备纳米四氧化三锰的工艺条件,用XRD、TEM、Mastersize、振动样品磁强计等仪器及化学分析方法对产物进行了检测、分析。研究结果表明,高锰酸钾的浓度、反应温度是影响产物粒径的主要因素;反应时间是影响产物的成分与晶型的主要因素;四氧化三锰的磁性随着晶粒粒径的增加而变小。得出溶剂热法制备纳米四氧化三锰的最佳反应条件为:高压反应釜中的填充度(f)为0.8,反应温度为260℃,反应浓度为C<0.015g.mL~(-1),反应时间为10小时。所得产物的平均粒径为25nm,比饱和磁化强度为σ=3.58emu.g~(-1),四氧化三锰的锰总含量为71.96%。 参照溶液的成核理论及熔体的成核理论,通过理论推导及相关的数学方法,得出本实验溶剂热法制备纳米四氧化三锰的动力学公式:溶剂热成核速率公式、晶核生长速率公式为,产物颗粒粒径与浓度、温度、时间的函数关系式,从理论上较好地解释了本实验的相关现象与溶剂热反应的温度、溶液的浓度的关系。 为了研究四氧化三锰的磁性产生机理,在制备的过程中通过选择不同的反应途径及加入不同的杂质,检测反应产物的组成及磁性。结合Neel理论、尖晶石型结构中的离子分布及相关的磁学知识,初步探讨了影响四氧化三锰的磁性机理。


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