PDF《！＂#$% &' 纳米颗粒的结构、磁性以及离子迁移》

3 本文的工作是用聚乙烯 醇()*+) 溶胶凝胶法制备出 ,- 铁氧体纳米颗粒, 用2射线衍射 (2CL) 研究 ,- 铁氧体纳米颗粒的结构, 用变温穆斯堡尔谱测量它的磁性和超精细参数, 研 究其离子占位和离子迁移随温度的变化, 并与块体 材料作对比3 $<

实验按化学计量比将一定量的 ,- (H0 ) $・(M$ 0, ./ (H0 ) ・ 5M$ 0用少量去离子水溶解后制得透明溶 液;

将硝酸盐溶液加入制好的聚乙烯醇 ()*+) 胶体 中充分搅拌, 加热脱水后得干燥的凝胶, 并将干胶在 马弗炉中 '

## N进行焙烧3 第%% 卷第&

$ 期$##( 年&

$ 月&

###O $5#8$##(8%% (&

$) 8(%&

%O#! 物理学报+,P+ )MQ;

:,+ ;

:H:,+ *-A3%%, H-3&

$, L/R/>

@/S, $##( ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! $##( ,TI=3)TDU3 ;

-R3 铁氧体颗粒的结构是通过 ! # 来表征的;

采用 等加速穆斯堡尔谱仪对样品进行穆斯堡尔谱测量, 温度从 $% 到$&

'

(, 放射源为 )*+&

, 以!,-. 标定 速度/ '

0 结果及讨论 $%%

1 下热处理得到的 )* 铁氧体纳米颗粒 ! # 结果如图

2 所示/ 我们看到, 在该温度时已生 成了尖晶石结构的纳米晶/ 对于 2―2%%

34 的微粒, 若忽略其他方面的影响, 只考虑粒子的超细化和仪 器宽化对衍射峰的影响, 则可利用 567.88.8 公式计 算晶粒尺寸, !

9 %0: ( # ;

#2 ) 6*<

$ , 式中,

9 %02+=>

34 为!射线波长, # 为衍射谱线 半高宽, #2 为仪器宽化, $为衍射角/ 我们可以利用 标准样品的 ! # 谱计算出各衍射角所对应的仪器 宽化#2 /利用 567.88.8 公式计算得到的晶粒尺寸大 约为 '

+

34 左右/ 图2经$%% 1热处理的 的! # 谱 我们利用穆斯堡尔谱仪的高温及低温装置测量 了 纳米颗粒 的变温穆斯堡尔谱, 并且对结果进行拟合和分析/ 图?给出了 )*-.? @= 纳米颗粒 的高温穆斯堡尔谱图/ 从图 ? 中可以看出, 纳米颗粒的磁转变温度为 &

:'

―$2'

(/纳米晶的磁转变温度

6 不是确定的温 度, 而是一个温度范围/ 原因可能有两个: 一是纳米 颗粒的粒径有一定的分布范围会造成转变温度

6 有一定的分布;

二是这种呈现出 ?% ( 的温度范围, 可能是庞大晶界面中转变温度分布在这样一个范 围/ 块体 的

6 9 $>

% (, 分布范围小于 ? ( [$] 纳米颗粒的磁性转变温度比块体材料 要低/尖晶石铁氧体的铁磁, 顺磁转变温度是由晶体 中离子超交换作用决定的/ 在这些超交换作用中 #, $ 作用最强, 而#,# 作用最弱 [:] /本文研究的纳米晶 )*-.?@= 不是完全反尖晶石结构, 即从我们的穆斯 堡尔谱的研究中发现, )*? A 不但占据了 $ 位, 在#位上也有分布/ 所以在纳米晶 中的离子占 位削弱了 #,$ 超交换作用, 虽然增加了 $,$ 超交换 作用, 但是 #,$ 超交换作用大于 $,$ 超交换作用, 而$,$ 超交换作用又大于 #,# 超交换作用, 使得纳 米尺寸样品的磁转变温度比块体样品要低/ 图'

给出了 纳米颗粒 的变 温穆斯堡尔谱/ 样品的 的穆斯堡尔谱均 为六线峰, 我们采用两套六线谱来拟合, 一套对应占 据#位的铁离子, 一套对应占据 $ 位的铁离子/ 图=为#位与 $ 位吸收峰的面积比 %# B %$ 随温 度的变化/从图 = 可以看到: 当温度较低时, # 位、 $ 位吸收峰的面积比较小;