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对于溶胶凝胶法制备纳米YIG(Y_3Fe_5O_(12))粉体与其磁学性能

收藏本文 2024-03-27 点赞:20994 浏览:87780 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:石榴石是一种优异的磁光材料,它具有在近红外波段吸收少、法拉第旋转效应好等优点。在自然界中,具有石榴石结构的矿物很多,YIG(Y_3Fe_50_(12))则是一种典型的具有石榴石结构的铁氧体,它具有优秀的磁光法拉第效应,相对于早期的磁光玻璃,它的磁光效应大,饱和磁场小,均匀性、稳定性好。由于Y3+为非磁性粒子,以磁性的角度考虑比较单纯,所以YIG也成为探讨其他石榴石型材料的基础。当前,除了要求YIG铁氧体材料要有优良的综合性能外,更重要的是要有一个成熟的超纯超细的YIG材料制备技术。近几年来随着合成技术的高速进展,新的合成高性能YIG材料的策略不断出现。本论文以溶胶凝胶自蔓延燃烧法为材料制备策略,以Y_2O_3、HNO_3、九水硝酸铁(Fe(NO3)3·9H_2O)和柠檬酸为原料,在低温下制备合成了纳米YIG粉体。通过本实验的探讨,主要得出了以下结论:1)在XRD图谱中,未经过煅烧的粉体没有出现任何显著的衍射峰,由此未经过煅烧的粉体为无定形的结构。经过一定温度煅烧的粉体其衍射峰的衍射角与标准的Y_3Fe_50_(12)PDF#43-0507有很好的对应性,由此可以确定经过煅烧的粉体为YIG粉体。2)SEM结果表明燃烧后的粉体为蓬松的多孔结构,其形状近似一个连续网状结构的蜂窝。3)经过煅烧和未经过煅烧的粉体最大磁化强度值相差巨大,M-T曲线结果表明,室温下未经过煅烧的样品最大磁化强度仅为1.1emu/g.而经过煅烧的样品最大磁化强度高达26.5emu/g.4)随着掺杂元素Er加入量的增加,YIG材料的磁化强度随之增加。Gd掺杂取代对YIG材料磁性的影响与Er掺杂取代对YIG材料磁性的影响相比较,具有相类似的结果。关键词:溶胶凝胶法论文YIG论文粉体论文热浅析论文颗粒尺寸论文磁性论文

    摘要3-4

    Abstract4-6

    目录6-8

    1 引言8-9

    2 文献综述9-29

    2.1 磁光效应及其运用9-14

    2.1.1 磁光效应9-11

    2.1.2 磁光材料及其进展历程11-12

    2.1.3 磁光效应在器件中的运用12-14

    2.2 纳米粉体的制备策略14-18

    2.2.1 机械法15

    2.2.2 液相法15-17

    2.2.3 气相法17-18

    2.3 溶胶凝胶法制备纳米粉体介绍18-25

    2.3.1 溶胶凝胶法的进展历史及其介绍18

    2.3.2 溶胶凝胶法原理18-19

    2.3.3 溶胶凝胶自蔓延燃烧法分类19-21

    2.3.4 溶胶凝胶自蔓延燃烧法的特点21-22

    2.3.5 溶胶凝胶自蔓延燃烧法工艺历程22

    2.3.6 影响溶胶凝胶制备工艺的因素22-24

    2.3.7 溶胶凝胶自蔓延燃烧法反应配平24

    2.3.8 溶胶凝胶自蔓延燃烧法的运用领域24-25

    2.4 YIG 材料的微观结构及其磁性能25-29

    2.4.1 YIG 晶体结构25-26

    2.4.2 YIG 材料的磁性26-27

    2.4.3 石榴石铁氧体的离子取代规律27

    2.4.4 稀土元素掺杂 YIG 所引起的磁性变化27-29

    3 溶胶凝胶法制备 YIG 纳米粉体的历程以及实验条件的选择29-36

    3.1 实验所需的药品仪器以及测试设备29-32

    3.1.1 实验药品29

    3.1.2 实验仪器29-30

    3.1.3 实验测试设备30-32

    3.2 溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备 YIG 粉体的实验原理与特点32

    3.3 实验工艺历程32-33

    3.4 的选择33

    3.5 pH 值的选择33-36

    4 纳米 YIG 粉体合成探讨及其表征36-50

    4.1 以柠檬酸作为合成纳米 YIG 粉体的探讨36-38

    4.1.1 柠檬酸的物理化学性质36-37

    4.1.2 柠檬酸在合成 YIG 粉体中的作用37-38

    4.2 热综合浅析38-43

    4.2.1 凝胶热综合浅析38-41

    4.2.2 粉体热综合浅析41-43

    4.3 物相浅析43-44

    4.4 颗粒尺寸浅析44-47

    4.5 SEM 浅析47-50

    5 YIG 及稀土元素掺杂 YIG 纳米粉体的磁学性能探讨50-68

    5.1 YIG 纳米粉体磁学性能探讨50-62

    5.1.1 Y、Fe、Y_3Fe_5O(12)的理化性质及其磁性情况50-53

    5.1.2 M-H 曲线53-58

    5.1.3 M-T 曲线58-60

    5.1.4 煅烧温度对最大磁化强度的影响60-62

    5.2 Er 掺杂 YIG 纳米粉体磁学性能探讨62-64

    5.2.1 Er 的理化性质与磁性62

    5.2.2 Er 掺杂对 YIG 粉体磁性的影响62-64

    5.3 Gd 掺杂 YIG 纳米粉体磁学性能探讨64-68

    5.3.1 Gd 的理化性质与磁性64-65

    5.3.2 Gd 掺杂对 YIG 粉体磁性的影响65-68

    6 结论68-69

    致谢69-70

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