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γ-Fe_2O_3/Ni_2O_3复合磁性纳米微粒及磁性液体的制备及其性质研究

张清梅  
【摘要】:用化学共沉淀法制备出FeOOH/Ni(OH)2前躯体,将前躯体用FeCl2溶液处理后得到了Υ-Fe2O3/Ni2O3复合磁性纳米微粒。用x射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散光谱仪(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)以及振动样品磁强计分别对上述三种纳米微粒的晶体结构、元素含量、形貌、表面成分及磁性进行分析,结果表明:用FeCl2溶液处理后的前躯体发生了相变,由非晶的前躯体转变为结晶性很好的γ-Fe2O3/Ni2O3微粒,粒径在10nm左右,呈对数正态分布。微粒呈铁磁性,饱和磁化强度约为344.68kA/m。 对单元Υ-Fe2O3/Ni2O3磁性液体和Υ-Fe2O3/Ni2O3—Fe2O3二元磁性液体的磁化强度进行了测量,实验发现:在1T磁场下,单元磁性液体磁化强度的实验值与利用未经Fe(NO3)3溶液处理微粒计算得到的磁化强度值很接近,而大于利用Fe(NO3)3溶液处理微粒计算得到的磁化强度,这表明在Fe(NO3)3溶液处理过程中可能形成了自组装环状结构的团聚体;而二元磁性液体液体的磁化强度主要取决于强磁Υ-Fe2O3/Ni2O3磁性液体的磁化强度,同时弱磁体系对其有 一定的调制作用。对于体积分数φγ=0.2%系列的二元磁性液体,弱磁体系在低体积分数(≤0.4%)时,磁化强度随着体积分数的增加而增加,而在高体积分数(0.4%)时,磁化强度却随体积分数的增加而减小。而对于体积分数φγ=0.4%系列的二元磁性液体,磁化强度均小于单元Υ-Fe2O3/Ni2O3磁性液体的磁化强度。本文从零场下的自组装环状团聚结构和场致团聚结构的观点出发解释了这一现象。 对不同体积分数的Υ-Fe2O3/Ni2O3单元磁性液体和Υ-Fe2O3/Ni2O3—Fe2O3二元磁性液体在300Gs、500Gs、900Gs、1300Gs磁场下的光透射率变化规律进行研究,结果表明,单元的Υ-Fe2O3/Ni2O3强磁性液体对磁场响应很敏感,且透射率与磁性液体中微粒的体积分数和磁场大小有关。一个重要的结果是,弱磁体系对强磁体系有一定的调制作用,且调制作用与外加磁场的大小和弱磁体系体积分数的大小有关。此外,二元磁性液体场致光透射率的变化规律主要取决于磁性液体中微粒的微结构变化,这种微结构的变化是导致弱磁体系对二元磁性液体光透射变化规律调制的主要因素。本文用磁性液体中微粒微观结构变化的链运动模型对此现象做了解释。


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