草酸盐热分解法合成锂取代锰系铁氧体

1、草酸盐热分解法合成锂取代锰系铁氧体主要内容n1.选题背景选题背景n2.课题内容课题内容n3.合成路线合成路线n4.产品的表征产品的表征n5.创新与展望创新与展望1.选题背景n铁氧体是一类重要的合成磁性氧化物，它有几铁氧体是一类重要的合成磁性氧化物，它有几种不同的晶体结构。在这些结构中，尖晶石型种不同的晶体结构。在这些结构中，尖晶石型是一种最重要的结构。尖晶石型铁氧体已被广是一种最重要的结构。尖晶石型铁氧体已被广泛用于铁磁流体、磁药传送、热疗、磁高密度泛用于铁磁流体、磁药传送、热疗、磁高密度信息贮存、催化剂、能量贮存和气体传感器。信息贮存、催化剂、能量贮存和气体传感器。 n其中，锰系铁氧体由于具

2、有成本低、性能高等其中，锰系铁氧体由于具有成本低、性能高等特点，已成为研究的热点。由于特点，已成为研究的热点。由于Mn0.4M0.6Fe2O4(M = Ni2+、Zn2+、Cu2+)纳米晶纳米晶具有较锰铁氧体更高的比饱和磁化强度及其它具有较锰铁氧体更高的比饱和磁化强度及其它更优异的性质，因此纳米晶更优异的性质，因此纳米晶Mn0.4M0.6Fe2O4(M = Ni2+、Zn2+、Cu2+)的合成研究一直受到人们的合成研究一直受到人们的极大关注。的极大关注。1.选题背景n为了进一步改善铁氧体的电磁性能，研究表明，为了进一步改善铁氧体的电磁性能，研究表明，除了合理的主成分配方外，还与所添加的杂质除了

3、合理的主成分配方外，还与所添加的杂质元素有密切的关系。锂离子正成为改善铁氧体元素有密切的关系。锂离子正成为改善铁氧体电磁性能有前途的添加剂电磁性能有前途的添加剂, 但目前锂取代铁氧但目前锂取代铁氧体的品种不同，同时现有的制备工艺仍有待进体的品种不同，同时现有的制备工艺仍有待进一步完善或创新。目前，还未见用草酸盐前驱一步完善或创新。目前，还未见用草酸盐前驱体热分解法合成掺锂的锰系铁氧体的报道。因体热分解法合成掺锂的锰系铁氧体的报道。因此，值得用该法开展合成研究。此，值得用该法开展合成研究。 1.选题背景2.课题内容n课题主要内容包括：以课题主要内容包括：以Li2C2O4、FeC2O42H2O、M

4、nC2O42H2O、ZnC2O42H2O、CuC2O42H2O、NiC2O42H2O为原料，合成为原料，合成3种锂取代的锰系铁氧体种锂取代的锰系铁氧体（每人负责一种）：（每人负责一种）：Li0.5xMn0.4Zn0.6-xFe2+0.5xO4 (0.0 x0.4); Li0.5xMn0.4Ni0.6-xFe2+0.5xO4 (0.0 x0.4) ; Li0.5xMn0.4Cu0.6-xFe2+0.5xO4 (0.0 x0.4) ，考察组成、，考察组成、研磨时间、煅烧温度、煅烧时间等因素对产品晶相、研磨时间、煅烧温度、煅烧时间等因素对产品晶相、粒径及磁性能的影响。采用热重（粒径及磁性能的影响。采

5、用热重（TG）技术研究铁氧）技术研究铁氧体前驱体热分解动力学，确定热分解过程的动力学参体前驱体热分解动力学，确定热分解过程的动力学参数和机理。数和机理。 研研 钵钵研磨研磨前驱体前驱体Li0.5xMn0.4Zn0.6-xFe2+0.5xO4 (0.0 x0.4)或或Li0.5xMn0.4Ni0.6-xFe2+0.5xO4 (0.0 x0.4) 或或Li0.5xMn0.4Cu0.6-xFe2+0.5xO4 (0.0 x0.4) 不同温度不同温度煅烧煅烧MnC2O42H2O Li2C2O4 FeC2O42H2O ZnC2O42H2O 或或CuC2O42H2O 或或NiC2O42H2O 2.13.

6、合成路线FeSO4 溶液溶液MnSO4 溶液溶液ZnSO4溶液溶液 或或CuSO4溶液溶液 或或NiSO4 溶液溶液加热至加热至80 Na2C2O4 溶液溶液搅拌搅拌静置至室温静置至室温 过滤过滤70 烘干烘干LiOHH2O、 H2C2O42H2O 蒸发皿蒸发皿 蒸馏水蒸馏水30 mL 水热加水热加热至蒸干热至蒸干 100 oC下烘干下烘干 4.产品的表征（1）TG/DSC分析分析 通过不同升温速率下的通过不同升温速率下的TG/DSC曲线，研究前驱体的热分曲线，研究前驱体的热分解动力学，从而获得前驱体热分解活化能，指前因子，分解解动力学，从而获得前驱体热分解活化能，指前因子，分解机理函数，热力

7、学参数（机理函数，热力学参数（S、H、G） 。通过曲线。通过曲线还可了解前驱体的热过程，并且与理论过程相比较。还可了解前驱体的热过程，并且与理论过程相比较。（2）DSC/XRD分析分析 通过通过DSC技术研究铁氧体的结晶过程动力学，从而获得结技术研究铁氧体的结晶过程动力学，从而获得结晶过程活化能及结晶机理。晶过程活化能及结晶机理。XRD技术用于晶态物质的物相分技术用于晶态物质的物相分析及晶相结构的确定，同时能确定铁氧体的粒径及结晶度大析及晶相结构的确定，同时能确定铁氧体的粒径及结晶度大小，应用其可小，应用其可了解掺杂元素、煅烧温度及时间对产品结构、了解掺杂元素、煅烧温度及时间对产品结构、结晶度

8、的影响结晶度的影响 。（3）SEM分析分析 通过通过SEM技术，可以看出煅烧产物的形貌及晶粒大小。技术，可以看出煅烧产物的形貌及晶粒大小。（4）VSM 分析分析 使用使用VSM技术得到煅烧产物的磁滞回线图技术得到煅烧产物的磁滞回线图 ，从而得到，从而得到铁酸盐的比饱和磁化强度。铁酸盐的比饱和磁化强度。4.产品的表征5.创新与展望 由于铁氧体磁性纳米材料是一类具有广泛用途的新型功能由于铁氧体磁性纳米材料是一类具有广泛用途的新型功能材料，目前国内外已通过多种方法合成多种复合型的铁酸盐材料，目前国内外已通过多种方法合成多种复合型的铁酸盐纳米材料。但目前纳米材料。但目前还未见用草酸盐前驱体热分解法合成掺锂还未见用草酸盐前驱体热分解法合成掺锂的锰系铁氧体的报道的锰系铁氧体的报道，所以本课题的目的在于研究采用工艺，所以本课题的目的在于研究采用工艺较简单易行的新方法合成颗粒一致性好、性能稳定的软磁材较简单易行的新方法合成颗粒一致性好、性能稳定的软磁材料，并对合成反应过程运用动力学参数进行量化分析，探索料，并对合成反应过程运用动力学参数进行量化分析，探索通过动力学参数比较和评判合成