溶胶_凝胶法制备镍锌铁氧体及其电磁损耗性能

溶胶_凝胶法制备镍锌铁氧体及其电磁损耗性能
溶胶_凝胶法制备镍锌铁氧体及其电磁损耗性能

2009年12月 The Chinese Journal of Process Engineering Dec. 2009

收稿日期:2009?08?24,修回日期:2009?10?22

基金项目:四川省科技厅资助项目(编号:2006J13-034);四川省教育厅资助项目(编号:2006A139)

作者简介:刘树信(1978?),男,河北省沧州市人,硕士,讲师,主要研究方向为无机非金属功能材料制备,E-mail: liushuxin88@https://www.360docs.net/doc/6f17481464.html, ;王海滨,通讯

联系人,E-mail: wanghaibin66@https://www.360docs.net/doc/6f17481464.html,.

.

溶胶-凝胶法制备镍锌铁氧体及其电磁损耗性能

刘树信1

, 王海滨1

, 罗 娟1

, 霍冀川2

, 姚晓霞1

(1. 绵阳师范学院化学与化学工程学院,四川 绵阳 621000;2. 西南科技大学材料科学与工程学院,四川 绵阳 621000)

摘 要:以Zn(NO 3)2?6H 2O, Ni(NO 3)2?6H 2O, Fe(NO 3)3?9H 2O 及柠檬酸为原料,采用溶胶?凝胶法制备前驱体,在1200℃下对其煅烧3 h ,合成了Ni x Zn 1?x Fe 2O 4(x =0, 0.3, 0.5, 0.7)铁氧体. 产品表征结果表明,所有Ni x Zn 1?x Fe 2O 4均属立方晶系尖晶石结构,结晶完整,在580 cm ?1附近均具有铁氧体的红外吸收特征峰,晶粒大小均在100 nm 左右. 在0.2~1.8 GHz 测试频率范围内,Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4和Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4铁氧体对电磁波的吸收损耗性能相对较好,Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4的电磁损耗角正切值tg δ为0.67~1.59, Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4为0.37~1.51,随Ni 含量增加,其电磁损耗逐渐增强. 关键词:镍锌铁氧体;溶胶?凝胶法;电磁损耗;制备

中图分类号:TM227;TB34 文献标识码:A 文章编号:1009?606X(2009)06?1227?05

1 前 言

随着电子技术的飞速发展,微波信息给人们的生活带来了许多便利,同时,电磁辐射也在不断增多,在全球范围内,微波辐射对人类的身心健康存在不可忽视的危害[1].

铁氧体吸波材料因其价格低廉、吸波性能好,即使在厚度很薄时仍有较好的吸波性能,不仅具有铁氧体良好的磁损耗和介电损耗特性,又能克服其他吸波材料密度大、吸收频带窄、温度稳定性差等不足,是一种有极好应用前景的微波吸收材料[2?4]. 目前,

制备铁氧体的方法主要有溶胶?凝胶法、固相法、水热法和化学共沉淀法等[5–10]. 其中溶胶?凝胶法具有原料纯度高、均匀性好、制备温度低等特点. 孙杰等[7]采用溶胶?凝胶法合成了Ni 0.8Zn 0.2Fe 2O 4纳米晶,

研究了8~12 GHz 范围内的电磁损耗,其电、磁损耗角正切值分别在0~0.1和0~0.2范围内. 武小娟等[11]采用高分子凝胶法制备了Ni 0.5Zn 0.5La x Fe 2?x O 4(x =0, 0.05, 0.1)铁氧体,研究了8~12 GHz 范围内的电磁损耗和反射率. 马瑞廷等[12]以丙烯酰胺为聚合单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子凝胶法制备了尖晶石型Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4纳米晶,发现在8.2~11 GHz 测试频率范围内复介电常数和复磁导率变化都较平稳,随煅烧温度升高而增大.

目前,关于Ni ?Zn 铁氧体溶胶?凝胶合成有很多报道[13?16],

但主要是对Ni ?Zn 铁氧体的磁性和高频电磁损耗性能的研究,对其在低频范围内电磁损耗性能的研究相对较少. 本工作采用溶胶?凝胶法制备

N i x Zn 1?x Fe 2O 4(x =0, 0.3, 0.5, 0.7)铁氧体,

研究了基本合成过程,分析产品的物相和结构,同时对其在0.2~1.8 GHz 频率范围内的电磁损耗性能进行研究.

2 实 验

2.1 试剂及仪器

硝酸锌[Zn(NO 3)2?6H 2O],硝酸镍[Ni(NO 3)2?6H 2O],硝酸铁[Fe(NO 3)3?9H 2O],柠檬酸(C 6H 8O 7?H 2O),NH 3?H 2O ,均为分析纯.

D/MAX-II A 型X 射线衍射仪(日本理学公司),TGA/SDTA851e 型热重分析仪(瑞士梅特勒-托利多公司),Nicolet-5700红外吸收光谱仪(美国尼高力仪器公司),JEM-100CX/II 透射电子显微镜(日本理学电子公司),Agilent-HP4291B 型精密电磁阻抗测试仪(美国安捷伦科技公司),202A-1型数显恒温干燥箱(上海浦东荣丰科学仪器厂),SGM3817C 高温箱式电阻炉(洛阳西格玛科技发展有限公司). 2.2 镍锌铁氧体的制备

分别按化学计量比混合Zn(NO 3)2?6H 2O, Ni(NO 3)2?6H 2O 和Fe(NO 3)3?9H 2O 的水溶液于250 mL 烧杯中,按金属离子与柠檬酸的摩尔比为1:1.2加入柠檬酸溶液,在不断搅拌下用1:1的NH 3?H 2O 调节溶胶的pH 值. 调好后,继续搅拌一段时间,使溶胶达到分子水平的均匀. 然后在一定温度条件下恒温加热,低温蒸发至凝胶,在一定温度下干燥,最后置于高温炉中煅烧. 前驱物的热分解温度及其性质由TG ?DTA 曲线确定,利用红外光谱(FT-IR)进行产品的结构分析,用透射电子显

微镜(TEM)观察颗粒的大小和形貌,XRD 进行定性分析. 2.3 产品的电磁学参数的测定

Ni x Zn 1?x Fe 2O 4铁氧体粉体加入20%(ω)石蜡,分别压制成直径15 mm 、厚度小于3 mm 的圆片和外径18.90 mm 、内径11.72 mm 、高度小于10 mm 的圆环,分别用于测定εr ′(相对介电常数实部)、εr ′′(相对介电常数虚部)和μr ′(相对磁导率实部)、μr ′′(相对磁导率虚部). 测量频率范围为200 MHz ~1.8 GHz.

3 结果与分析

3.1 前驱体的热分析

图1为干凝胶的TG ?DTA 曲线,在120℃附近出现微弱的失重,可能是样品表面吸附水的雾化所致. 240℃附近有34.16%的失重,同时伴随一放热峰,分析认为是过量柠檬酸分解所致. 随温度升高到450℃左右,又出现一个放热峰,同时出现失重台阶,分析认为可能是形成的柠檬酸盐发生二次分解[17]. 从灰化现象看,在210℃左右干凝胶开始灰化,且迅速生长直至长出非常好的珊瑚状灰化物,灰化物疏松,密度较小.

图1 干凝胶的热重?差热曲线

Fig.1 TG ?DTA curves of the xerogel

3.2 TEM 和XRD 分析

图2为4种Ni ?Zn 铁氧体的TEM 照片. 由图可以看出,4种铁氧体的粒子分布较均匀,粒径均在100 nm 左右,结晶状态较完整.

(a) ZnFe 2O 4 (b) Ni 0.3Zn 0.7Fe 2O 4 (c) Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4 (d) Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4

图2 样品的TEM 照片 Fig.2 TEM images of the samples

图3为4种Ni ?Zn 铁氧体的XRD 图和PDF 卡片08-0234镍锌铁氧体[(Ni,Zn)Fe 2O 4]标准衍射图. 对比可以看出,4种Ni ?Zn 铁氧体的XRD 衍射峰与镍锌铁氧体标准衍射峰位置一致,说明产物均为单一相的(Ni,Zn)Fe 2O 4,

没有单一相的NiO, ZnO 和Fe 2O 3存在. 另外,样品的XRD 衍射峰较尖锐,峰宽较小,说明样品的结晶完整,与TEM 分析一致. 4种Ni ?Zn 铁氧体晶体均属于立方晶系尖晶石结构,根据计算,其晶格参数分别为,a ZnFe 2O 4=0.8427 nm, a Ni 0.3Zn 0.7Fe 2O 4=0.8414 nm, a Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4=0.8395 nm, a Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4=0.8359 nm ,说明随Ni 含量增加,晶体的晶格参数逐渐减小. 由图3可见,随Ni 含量增加,4种Ni ?Zn 铁氧体的XRD 谱图衍射峰逐渐向右偏移,以(311)面衍射峰为例,ZnFe 2O 4, Ni 0.3Zn 0.7Fe 2O 4, Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4和Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4四种铁氧体(311)面衍射峰位置分别为35.34o , 35.36o , 35.48o 和35.62o . 根据尖晶石结构镍锌铁氧体中阳离子占据四面

体A 位的优先次序Zn 2+>Fe 3+>Ni 2+和占据八面体B 位的优先次序Zn 2+

图3 样品的XRD 图

Fig.3 XRD patterns of the samples

-3-2

-10120

2004006008001000

1200

1

2

3

4

5

6W e i g h t (m g )

Temperature (℃)

T e m p e r a t u r e d i f f e r e n t (℃)

10

203040

5060

7080

(440)

(511)

(400)

(220)

(111)

I n t e n s i t y (a .u .)

2θ (o

)

ZnFe 2O 4

Ni 0.3Zn 0.7Fe 2O 4

Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4PDF#08-0234, (Ni,Zn)Fe 2O 4

(311)

第6期 刘树信等:溶胶-凝胶法制备镍锌铁氧体及其电磁损耗性能 1229

nm)大于Ni 2+ (0.078 nm),随Ni 含量增加,占据A 位置的Zn 2+含量减少,而占据B 位置的Ni 2+含量增加,从而导致晶格常数变小,在XRD 谱上表现为衍射峰位置向右偏移,与计算结果一致,与文献[19,20]结论也一致. 3.3 红外光谱分析

图4为干凝胶煅烧前后的红外吸收光谱,在干凝胶红外吸收曲线上发现了柠檬酸盐的特征吸收峰,其中3300~2500 cm ?1为O ?H 伸缩振动吸收带,1600 cm ?1附近为?COO ?的反对称伸缩振动带,500~1000 cm ?1为O ?H 的弯曲振动吸收带,1780, 1380和830 cm ?1附近为NO 3?的特征振动吸收带,1640和3400 cm ?1附近为水的O ?H 伸缩振动吸收带. NO 3?、柠檬酸盐和水的特征吸收峰存在说明凝胶中含柠檬酸盐、硝酸盐和水等. 煅烧后粉末的红外吸收曲线均表现出典型的无机物特征,所有NO 3?

和柠檬酸盐的特征峰完全消失,同时均在560 cm ?1

附近出现强的吸收峰,

对应Ni ?Zn 铁氧体的特征吸收峰,说明在煅烧过程中,由于NO 3?

具有氧化性,在一定温度下与柠檬酸盐凝胶发生氧化?还原反应,伴随的放热导致有机物分解,并使金属离子形成尖晶石结构的铁氧体.

图4 前驱体与煅烧产品的红外光谱图

Fig.4 FT-IR spectra of gel precursor and its calcined powder

3.4 电磁损耗分析

铁氧体是一类具有磁致损耗和电致损耗双损耗特性的吸波材料,其对电磁波损耗的大小可用损耗角正切(tg δ)表示,包括电损耗角正切(tg δe )和磁损耗角正切(tg δm ),计算如下:

tg δe =εr ′′/εr ′, tg δm =μr ′′/μr ′, tg δ=tg δe +tg δm =εr ′′/εr ′+μr ′′/μr ′,

式中,εr ′和εr ′′分别为材料相对复介电常数的实部和虚

部,

μr ′和μr ′′分别为材料相对复磁导率的实部和虚部. 由上式可见,材料的相对介电常数的虚部和相对磁导率的虚部越大,则材料对电磁波的吸收损耗越大,吸收效能

越好.

图5为4种铁氧体介电常数(εr ′和εr ′′)与频率的关系曲线,可以看出,在整个测试频率范围内,ZnFe 2O 4的

εr ′最大,Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4的εr ′最小,Ni 0.3Zn 0.7Fe 2O 4和

Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4的εr ′处于中间;ZnFe 2O 4的εr ′′最小,与εr ′相反;Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4的εr ′′最大. 整个测试频率范围内,ZnFe 2O 4的εr ′值明显大于其他铁氧体,εr ′′则正好相反,

而Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4和Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4的εr ′值相对较小,εr ′′值相对较大.

图5 介电常数与频率的关系

Fig.5 The curves of εr ′′ and εr ′ vs. frequency

图6为4种铁氧体的磁导率(μr ′和μr ′′)与频率的关系,可以看出,在整个测试频率范围内,ZnFe 2O 4的μr ′基本最小,Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4的μr ′最大,其次是Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4和Ni 0.3Zn 0.7Fe 2O 4;ZnFe 2O 4的μr ′′最小,其他3种铁氧体的μr ′′相差不大. 在整个测试频率范围内,ZnFe 2O 4的μr ′和μr ′′均小于其他3种铁氧体.

图6 磁导率与频率的关系

Fig.6 The curves of μr ′′ and μr ′ vs. frequency

图7为4种铁氧体的电磁损耗角正切值与频率的关系,可以看出,Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4的tg δe 最大,在0.8~1.3 GHz 频率范围内处于较低值;Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4的tg δe 基本上呈

1000

2000

3000

4000

Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4

Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4Ni 0.3Zn 0.7Fe 2O 4

ZnFe 2O 4

A b s o r p t i o n

Wavenumber (cm ?1

)

Xerogel

0.20.40.60.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

4.0

4.5

5.05.5

6.0

6.5

0.0

0.1

0.2

0.30.40.50.6

0.7

εr "

εr '

Frequency (GHz)

0.20.40.60.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

01

234560

1

23

45

Frequency (GHz)

μr "

μr '

1230 过 程 工 程 学 报 第9卷

上升趋势,尤其是在0.8 GHz 以上急剧上升,说明在此测试频率范围内Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4具有较好的电损耗性能;Ni 0.3Zn 0.7Fe 2O 4的tg δe 随频率增大呈下降趋势,在小于1.2 GHz 频率范围内较大;ZnFe 2O 4的tg δe 随频率变化缓慢,与其他3种铁氧体相比最小. 说明在0.2~1.8 GHz 范围内,Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4和Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4具有相对较好的电损耗性能.

图7 电、磁损耗角正切值与频率的关系

Fig.7 The curves of tg δe , tg δm vs. frequency

由图7可以看出,Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4的tg δm 随频率变化具有一定的振动,在1.0~1.1 GHz 范围内出现最低点,且比其他3种铁氧体的tg δm 高;Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4的tg δm 在0.2~0.5 GHz 范围内呈上升趋势,在0.5~1.0 GHz 范围内呈下降趋势,在1.0 GHz 处最低,在1.0~1.8 GHz 范围内急剧上升,并在大于 1.4 GHz 后最大;Ni 0.3Zn 0.7Fe 2O 4和ZnFe 2O 4的tg δm 变化趋势相近,较稳定,其中ZnFe 2O 4的tg δm 在4种铁氧体中最小. 对比发现,在0.2~1.8 GHz 范围内,Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4和Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4具有相对较好的磁损耗性能.

图8为4种铁氧体的电磁损耗角正切值与频率的关系. 由图可见,Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4的tg δ在0.2~1.1 GHz 范围内最大,而在1.1~1.8 GHz 范围内仅小于Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4,且相差很小;而Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4的tg δ在1.1~1.8 GHz 范围内最大,在0.2~1.1 GHz 范围内仅小于Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4; Ni 0.3Zn 0.7Fe 2O 4和ZnFe 2O 4的tg δ变化趋势相近,均较稳定,其中ZnFe 2O 4的tg δ在4种铁氧体中最小. 对比发现,在测试频率范围内,Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4和Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4具有相对较好的电磁损耗性能,比文献[21]采用固相法制备的Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4粉体的电磁损耗均稍大. 3.5 电磁损耗差异分析

铁氧体的电磁学性质主要取决于金属阳离子的分布. 在尖晶石结构的铁氧体中,氧离子按立方紧密堆积排列,金属离子则分布在氧离子的间隙中,间隙分为四

图8 损耗角正切之和与频率的关系

Fig.8 The curves of tg δ vs. frequency

面体(A 位)和八面体间隙(B 位). 在Ni ?Zn 铁氧体中,Zn 2+是占据A 位趋势最强的离子,Zn 2+占据A 位,而Ni 2+占据B 位的趋势强于Fe 3+, Ni 2+占据B 位,剩余的位置由Fe 3+占据. 所以,Ni ?Zn 铁氧体的阳离子分布情况为(Zn 2+1?x Fe 3+x )[Ni 2+x Fe 3+2?x ]O 4. 随Ni 含量增加,Ni 2+离子逐渐占据B 位,而B 位上的Fe 3+被赶到A 位,使A 位内磁矩逐渐下降,B 位内磁矩逐渐增加,结果使铁氧体的饱和磁矩增加,亚铁磁性增强,表现在电磁损耗上即具有较好的磁损耗性能[7,21]. 这可能是导致Ni x Zn 1?x Fe 2O 4电磁损耗差异的主要原因.

其次,粉体的粒度大小对其电磁损耗也有贡献,但根据制备工艺和TEM 电镜观察发现,各种铁氧体粒度相差较小,分布较均匀,因此,本研究过程中粒度对材料的电磁学性质影响不大,可以忽略.

4 结 论

(1)

Zn(NO 3)2?6H 2O, Ni(NO 3)2?6H 2O

Fe(NO 3)3?9H 2O 及柠檬酸为原料,

采用溶胶?凝胶法制备前驱体,在1200℃下煅烧3 h 合成了立方晶系尖晶石结构结晶完整的Ni x Zn 1?x Fe 2O 4(x =0, 0.3, 0.5, 0.7)铁氧体,晶粒大小均在100 nm 左右.

(2) 前驱体中柠檬酸在240℃附近开始分解,在450~550℃二次分解. 红外光谱分析发现,干凝胶中含柠檬酸盐和NO 3?的特征吸收峰,煅烧后产物表现出典型无机物的特征,所有的NO 3?和柠檬酸盐的特征峰完全消失.

(3) 在0.2~1.8 GHz 频率范围内,Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4和Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4具有较好的电磁损耗性能,其中Ni 0.7Zn 0.3Fe 2O 4的电磁损耗正切值在0.67~1.59之间,Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4的电磁损耗正切值在0.37~1.51之间,随Ni 含量增加,铁氧体的电磁损耗具有逐渐增强趋势.

0.20.40.60.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

0.000.020.040.06

0.08

0.100.120.0

0.4

0.81.21.62.02.4

t g δm

Frequency (GHz)t g δe

0.20.40.60.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

0.2

0.40.60.81.01.2

1.41.61.8

t g δ

Frequency (GHz)

第6期 刘树信等:溶胶-凝胶法制备镍锌铁氧体及其电磁损耗性能1231

参考文献:

[1] Li D K, Roxana O, Soora W, et al. A Population Based Respective

Cohort Study of Personal Exposure to Magnetic Fields during Pregnancy and the Risk of Miscarriage [J]. American Journal of Epidemiology, 2002, 13(1): 9?20.

[2] Panda R N, Shih J C, Chin T S. Magnetic Properties of

Nano-crystalline Gd- or Pr-substituted CoFe2O4 Synthesized by the Citrate Precursor Technique [J]. J. Magn. Magn. Mater., 2003, 257(1): 79?86.

[3] Pignard S, Vincent H, Flavin E, et al. Magnetic and Electromagnetic

Properties of RuZn and RuCo Substituted BaFe12O19 [J]. J. Magn.

Magn. Mater., 2003, 260(3): 437?446.

[4] Kin O L, Frank R S. Electromagnetic Properties of Gel-derived

NiCuZn Ferrites [J]. J. Magn. Magn. Mater., 2002, 246(1/2): 30?35. [5] Bid S, Pradhan S K. Characterization of Crystalline Structure of

Ball-milled Nano-Ni–Zn-ferrite by Rietveld Method [J]. Mater. Chem.

Phys., 2004, 84(2/3): 291–301.

[6] Srinivasan T T, Ravindranathan P, Cross L E, et al. Studies on

High-density Nickel Zinc Ferrite and Its Magnetic Properties Using Novel Hydrazine Precursors [J]. J. Appl. Phys., 1988, 63(8): 3789–3791.

[7] 孙杰,刘建华,李松梅. 尖晶石型Ni0.8Zn0.2Fe2O4纳米晶体的制备

及电磁性能研究 [J]. 无机材料学报, 2005, 20(5): 1077–1082. [8] Valenzuela R, Irvine J T S. Domain Wall Relaxation Frequency and

Magneto Crystalline Anisotropy Constant in NiZn Ferrites [J]. J.

Magn. Magn. Mater., 1996, 160(1): 386–387.

[9] Dooling T A, Cook D C. Phase Changes in Plasma-sprayed

Zinc–Nickel Ferrite [J]. J. Appl. Phys., 1991, 69(8): 5355–5357. [10] 韩冰,杨桂琴,严乐美,等. 纳米尖晶石型Ni1–x Zn x Fe2O4的水热

合成及磁性分析 [J]. 化学世界, 2004, 45(12): 623–626. [11]武小娟,赵海涛,张罡,等. La掺杂Ni0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体的制

备与微波吸收性能 [J].过程工程学报, 2008, 8(6): 1237–1240. [12] 马瑞廷,邵忠财,张春丽,等. 纳米晶Ni0.5Zn0.5Fe2O4的制备及

微波性能 [J].过程工程学报, 2007, 7(3): 611–615.

[13] Wu K H, Chang Y C, Wang G P. Preparation of Ni–Zn Ferrite/SiO2

Nanocomposite Powders by Sol–Gel Auto-combustion Method [J]. J.

Magn. Magn. Mater., 2004, 269(2): 150–155.

[14] Caizer C, Stefanescu M. Magnetic Characterization of

Nanocrystalline Ni–Zn Ferrite Powder Prepared by the Glyoxylate Precursor Method [J]. J. Phys. D: Appl. Phys., 2002, 35(23): 3035–3040.

[15] Sileoa E E, Rotelob R, Jacobob S E. Nickel Zinc Ferrites Prepared

by the Citrate Precursor Method [J]. Physica B, 2002, 320(1/4): 257–260.

[16] Kondo T, Yoshikado S. Electromagnetic Characteristics of Ni–Zn

Ferrite–SiO2 Composites [J]. Key Eng. Mater., 2001, 216(10): 141–144.

[17]李红英. 稀土六方铁氧体的合成、表征及吸波性能的研究 [D].

长春:吉林大学, 2003. 55–56.

[18] Kim C K, Lee J H, Katoh S, et al. Synthesis of Co–, Co–Zn Ferrite

Powders by the Microwave-hydrothemal Method [J]. Mater. Res.

Bull., 2001, 36(1): 2241–2250.

[19] 马瑞廷,田彦文,张春丽,等. Ni2+含量对纳米晶Ni x Zn1–x Fe2O4

电磁性能的影响 [J]. 东北大学学报(自然科学版), 2008, 29(3): 358–361.

[20] Sheikh A D, Mathe V L. Anomalous Electrical Properties of

Nanocrystalline Ni–Zn Ferrite [J].J. Mater. Sci., 2008, 43(6): 2018–2025.

[21] 庄稼,陈学平,迟燕华,等. 纳米Ni0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体的制备

及电磁损耗特性研究 [J]. 功能材料, 2006, 37(1): 43–46.

Synthesis of Ni?Zn Ferrite by Sol?Gel Method and Its Electromagnetic Loss Property

LIU Shu-xin1, WANG Hai-bin1, LUO Juan1, HUO Ji-chuan2, YAO Xiao-xia1

(1. Institute of Chemistry and Chemical Engineering, Mianyang Normal University, Mianyang, Sichuan 621000, China;

2. Institute of Materials Science and Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, Sichuan 621000, Chin a) Abstract: Ni x Zn1?x Fe2O4 ferrite was synthesized by sol?gel method with Zn(NO3)2?6H2O, Ni(NO3)2?6H2O and Fe(NO3)3?9H2O and C6H8O7·H2O as raw materials. The product was characterized and analyzed. The results indicated that all the products were single phase of cubic crystal system spinel structure ferrite and all the crystals were crystallized with good integrality. The size of particles was about 100 nm. Electromagnetic loss property of the sample was tested. The results indicated that Ni0.7Zn0.3Fe2O4 and Ni0.5Zn0.5Fe2O4 had a better magnetic loss property than Zn2Fe2O4 and Ni0.3Zn0.7Fe2O4 in 0.2~1.8 GHz. The tgδ of Ni0.7Zn0.3Fe2O4 was 0.67~1.59, and that of Ni0.5Zn0.5Fe2O4 0.37~1.51. The electromagnetic loss of Ni?Zn ferrite increased with the increase of Ni content.

Key words: Ni?Zn ferrite; sol?gel method; electromagnetic loss; synthesis

锰锌铁氧体

锰锌铁氧体 本文来自维库电子市场网https://www.360docs.net/doc/6f17481464.html,/news/, 本文地址:https://www.360docs.net/doc/6f17481464.html,/news/html/2007-5-24/38340.html 试制高导锰锌铁氧体 试制:氧化物湿法工艺,原材料按下列配方:Fe2O3:52.1mol%,MnO:23.9mol%,ZnO:24mol%,经湿混砂磨一次喷雾造粒(25kg蒸发量)后,850℃预烧,加入少量微量元素如Bi2O3、Zn2O3、MoO3等,再经二次砂磨二次喷雾干燥造粒(25kg蒸发量),压成φ4×2×1.5环形磁芯。在小型钟罩炉中1400℃烧结4~6小时,烧结过程中严格控制氧含量。磁环的磁导率μi通过HP4284ALCR表测量,用电子显微镜SEM观察磁环表面及断面结构,用EDAX分析表面成份。 选择原辅材料及微量添加元素如Bi2O3、In2O3、MoO3等,获得了初始磁导率达32000的高磁导率MnZn 铁氧体材料。经喷雾干燥后铁氧体粉料颗粒外观形状是实心球状,该粉料具有较好的流动性,同时松装比重较高,对铁氧体毛坯成型非常有利。粉料压制特性对毛坯密度及强度的影响,铁氧体粉料颗粒均已破碎,对应毛坯的密度为3.2g/cm3,较高的毛坯密度对于获得较好的电磁性能如高磁导率和低损耗的铁氧体是十分有益的。铁氧体颗粒形态及成型密度对初始磁导率影响还是比较大的。 微量元素是加入0.02wt%的Bi2O3,0.03wt%的Zn2O3,以及0.04wt%的MoO3,材料起始磁导率为32000,测试条件为:f=1kHz,U=0.05V,N=10Ts,25℃,φ4×2×1.5环。平均晶粒直径为45μm。 Bi2O3及ZnO在烧结过程中的挥发性,向铁氧体中加入过量Bi2O3(为0.08wt%,其中主成份及其它微量元素完全相同)后,由于Bi2O3大量挥发,导致铁氧体磁芯表层存在大量不规则气孔。φ4×2×1.5环内表面和外表面EDAX成份谱线。其中内表面成份是:Fe2O3 : MnO : ZnO : Bi2O3=35.36 : 13.27 : 53.60 : 0.40 mol%;外表面成份是:Fe2O3 : MnO : ZnO : Bi2O3=46.62 : 18.82 : 35.28 : 0.09 mol%,经比较不难发现,内表面Bi2O3和ZnO含量分别是外表面的4倍和1.5倍。说明经过1400℃烧结时,Bi2O3的挥发比ZnO更厉害。料浆参数会影响铁氧体喷雾造粒粉料颗粒形状,以及铁氧体粉料的压制特性,从而影响毛坯的密度及机械强度,并最终影响铁氧体的初始磁导率。 通过精心选择原辅材料,添加微量元素Bi2O3、In2O3 以及MoO3等,并通过严格控制烧结工艺参数在小型钟罩炉中烧结,获得了μi=32000的高磁导率MnZn铁氧体材料。对高密度、轻量化、薄型化的高性能电子元器件的需求量大幅度增长。高磁导率MnZn铁氧体材料由于其特殊的电磁性能,在抗电磁干扰(EMI)噪声滤波器、电子电路宽带变压器、脉冲变压器、综合业务数据网(ISDN)、局域网(LAN)、宽域网(WAN)、背景照明、汽车电子等领域具有非常广泛的应用。高磁导率MnZn铁氧体材料特性主要体现在以下七个方面:高初始磁导率;在宽频下具有较高的磁导率;低损耗因数;低总谐波失真(THD);在宽温下具有较高的磁导率;磁导率减落系数要小;磁导率的应力敏感性要小。不同的应用领域对高磁导率MnZn铁氧体上述某个或几个方面的性能具有更高的要求。 环形铁心Le和Ae的计算方法 磁场强度通过测量励磁电流后计算得到,磁感应强度是通过测量感应磁通后计算得到,参与计算的样品有效参数Le和Ae将直接与测量结果相关。 磁场强度的计算公式:H = N xI / Le式中:H为磁场强度,单位为A/m;N为励磁线圈的匝数;I励磁电流(测量值),单位位A;Le为测试样品的有效磁路长度,单位为m。 磁感应强度计算公式:B = Φ / (N xAe)式中:B为磁感应强度,单位为Wb/m^2;Φ为感应磁通(测量值),单位为Wb;N为感应线圈的匝数;Ae为测试样品的有效截面积,单位为m^2。 根据样品尺寸计算样品的有效参数Le和Ae,在不同的行业中,计算方法往往不统一,这可能使测试结果缺乏可比性。在SMTest软磁测量软件中,样品有效参数的计算依照行业标准SJ/T10281。 下面以环形样品为例,讲述样品有效磁路长度Le和有效截面积Ae的计算方法。 第一种情况:指定叠片系数Sx,指定样品的外径A、内径B和高度C。根据SJ/T10281标准,先计算样品的磁芯常数C1和C2,然后根据磁芯常数计算Le和Ae,这是严格按照标准执行的计算方法。 第二种情况:指定材料密度De和样品质量W,指定样品的外径A、内径B和高度C。根据SJ/T10281标准,先计算样品的磁芯常数C1和C2,然后根据磁芯常数计算Le和Ae,并可推算叠片系数Sx,这是另外一种计算

溶液-凝胶法制备ZnO薄膜

2010级工程实践研究报告 项目名称:溶液凝胶法制备ZnO薄膜及其光电性能 研究 所在专业:应用物理10级 导师姓名:李旭 成员姓名:杜发洪杜沫瑶肖品诚乔严明 谭勇邓鹏辉阳熊 提交日期:2013年01月

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及其光电性能研究 摘要 宽禁带ZnO半导体为直接带隙材料,具有六方纤锌矿结构,较高的激予束缚能(60meV),室温下带隙宽度为3.3eV。高质量的外延ZnO薄膜的制备己成为宽禁带半导体集成器件的关键技术。ZnO不仅是继GaN之后紫外发射材料研究的又一个研究热点,而且近年来ZnO薄膜作为ITO薄膜的很有发展前景的替代材料,正引起人们日益广泛的关注。掺杂Al的ZnO(AZO)薄膜,由于具有与ITO薄膜相比拟的对可见光的高透过率和高电导,又因其在氢等离子体的高稳定性等优点,已成为替代ITO透明导电薄膜的研究热点。 制备ZnO薄膜的方法有很多如溅射、化学气相沉积、脉冲激光沉积、分子束外延、溶胶一凝胶法等等,然而从实际应用的角度,这些方法大多需要真空设备,成本相对较高。而溶胶一凝胶法则避免了这点,并能在各种基片上制备均匀掺杂的薄膜。本论文研究了在载玻片和si基片上,溶胶一凝胶法工艺条件对薄膜的结晶、取向状况以及薄膜形貌等的影响,并探讨了溶胶一凝胶法制各ZnO 薄膜过程中,工艺条件对其性能的影响,以此改善工艺条件来优化薄膜结构。还研究了掺A1的ZnO薄膜的结构性能与电阻率、透射率之间的关系。 关键词:溶胶一凝胶法;ZnO薄膜;AZO薄膜;C轴择优取向:电阻率

1引言 氧化锌(ZnO)属于六角晶系6mm点群,具有纤锌矿结构,是一种新型的II 一Ⅵ族宽禁带半导体材料。氧化锌的优越性能主要是强烈的紫外吸收和低阀值高效光电特性,显著的量子限域效应,紫外激光发射以及压电、光催化以及载流子传输等方面的性质。因而氧化锌薄膜在半导体光电器件的集成和微型化领域占有重要的地位【1】。 最近30多年来围绕着氧化锌薄膜的晶体结构、物化性能、成膜技术以及相关的器件开发等展开了广泛且深入的研究,使得它的各项性能和应用都获得了显著的进展。许多应用氧化锌薄膜制作的电子器件已经得到了广泛的应用,比如在SAW(Surface Acoustic Wace,声表面波)器件上ZnO薄膜的应用,以及在透明电极、光电器件、蓝光器件等方面也有很大的应用潜力【2】。在室温下高质量ZnO 薄膜紫外激射的实现,使其成为一种理想的短波长发光器件材料,使这一领域倍受科研人员的重视。 掺杂A1“的氧化锌薄膜(AZO薄膜)是一种很有前景的材料,可以有效的取代透明导电薄膜ITO,用于太阳能电池(主要用作透明电极和窗口材料),等离子体显示器以及建筑玻璃、汽车玻璃、冰柜玻璃等民用方面。目前,已经研究开发了许多ZnO薄膜的生长技术,有真空蒸发镀膜法、溅射镀膜法、射频反应离子镀膜法、喷射热解法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积法、溶胶一凝胶法等方法。 除了溶胶一凝胶法外,这些技术大多需要真空设备,生产成本高,不易实现工业化生产。溶胶一凝胶法是从纳米单元开始,在纳米尺度上进行反应,最终制备出具有纳米结构特征的材料,是制备纳米材料的特殊工艺。并且,溶胶一凝胶法制备纳米材料,具有工艺简单、易于操作、成本低的特点,己成为制备ZnO 薄膜的一种极受欢迎的化学制膜方法,且越来越受到人们的关注【3】。 以下将就ZnO的晶体结构和基本性质、制备方法及研究应用等方面做简要介绍

溶胶凝胶法制备纳米材料

利用溶胶凝胶法制备纳米材料的基本原理学院:材料学院班号:1109102 学号:1110910209 姓名:袁皓 摘要:本文介绍了纳米材料的性能用途以及制备方法,主要是新兴的制备纳米材料低温工艺——溶胶凝胶法,在文中详细说明了溶胶凝胶法的类型和特征,重点描述了利用溶胶凝胶法制备纳米材料的类型,基本原理以及简略的操作流程。 关键词:纳米材料溶胶凝胶基本原理 一溶胶凝胶法的基本原理 溶胶凝胶(sol-gel)法是一种制备超细粉末的一种湿化学法,它是以液体的化学试剂配制成金属有机或无机化合物或者是金属醇盐前驱物,前驱物溶于溶剂中形成均匀的溶液,溶质与溶剂产生水解或是醇解反应,反应生成物在液相下均匀混合,均匀反应,生成稳定且无沉淀的溶胶体系,放置一段时间后或是干燥处理溶胶之后转变为凝胶,在凝胶中通常含有大量的液相物质,需要利用萃取或蒸发除去液体介质,并在远低于传统的烧结温度下热处理,最后形成相应物质化合物粉体,利用溶胶凝胶法还可以制备其他形态的材料包括单晶、纤维、图层、薄膜材料等。 表2-1 对于制备纳米材料的溶胶凝胶法类型和特征 1.1 溶剂化 能电离的前驱物-金属盐的金属阳离子M z+吸引水分子形成溶剂单元(M(H2O)n)z+(z 为M 离子的价数),为保持它的配位数而具有强烈的释放H+的趋势。 (M(H2O)n)z+==(M(H2O)n-1(OH))(z-1)++H+ 1.2 水解反应 非电离式分子前驱物,如金属醇盐M(OR)n(n 为金属M 的原子价,R 代表烷基),与水反应,反应可延续进行,直至生成M(OH)n。 M(OR)n+xH2O→M(OH)x(OR)n-x+xROH 1.3 缩聚反应 可分为失水缩聚:-M-OH+HO-M→M-O-M-+H2O 失醇缩聚:-M-OR+HO-M→-M-O-M+ROH

镍锌铁氧体(NiZnFe2O4)及其工艺

第三十四讲、镍锌铁氧体(NiZnFe 2O 4 )及其工艺 教学目标:熟悉镍锌铁氧体(NiZnFe 2O 4 )的工艺 职业技能教学点:1添加剂2离子取代新课教学: 在1~100MHz范围内,NiZnFe 2O 4 应用最广泛。使用频率高、频带宽。由于Ni2+ 不易变价,故可在氧气氛中烧结,以避免Fe2+离子的产生。电阻率ρ可达106Ω.cm 以上。缺点是:Ni资源缺乏,故生产成本较高。 一、基本配方 Fe 2O 3 的含量接近于50mol%时,μ i 最高。对(Ni 0.32 Zn 0.68 O) 1-x (Fe 2 O 3 ) 1+x 的 配方,结果显示: 1、当x>0时,密度随x值的增加而下降,从而导致μ i 值的下降; 2、当x<0时,会产生非磁性相,因而μ i 随x负值的增大而下降; 3、随着Ni含量的增加,Fe 2O 3 的下降,这主要是由于偏离λs、K 1 较小的区域; 4、ZnO含量因使用频率与具体用途而异,当用于1MHz以下较低频段时ZnO含量可适当提高,甚至可达35%。使用频率的增高,要求ZnO含量随之减小,甚至可低到百分之几(摩尔比)。表10-1列出了一般通讯用NiZn铁氧体的配方与截止频率的关系:表10-1般通讯用NiZn铁氧体的配方(mol%百分比)与截止频率 NiZnFe 2O 4 用于大功率高频场中(因此称为高频磁),需要的是高饱和磁感 应强度。通常取NiFe 2O 4 : ZnFe 2 O 4 =60%:40%的配比,即Ni 0.6 Zn 0.4 Fe 2 O 4 。

二、添加剂的影响 1、添加Co 2O 3 在NiZnFe 2O 4 中添加少量的钴,可以产生感生各向异性,有利于提高截止频 率,降低损耗。另一方面由于Co3+的存在,将会在μ i -T曲线上呈现第二峰,有 利于改善温度特性。为了同时改善温度系数,添加平面六角的Co 2 Y铁氧体 (Co 2Y=Ba 2 Co 2 Fe 12 O 22 =2BaO.2CoO.6Fe 2 O 3 )十分有效。添加Co 2 Y主要是Co、Ba离 子的作用,Co离子呈几何有序排列,使畴壁稳定在能量最低位置,Ba2+半径大,可以起钉扎畴壁的作用。 2、添加BaO Ba2+半径大,加入后使局部区域晶格畸变,磁晶各向异性常数Ko(n>1)的值有一定增加,从而有可能得到平坦的μ i -T曲线和低的高频损耗。 3、添加SnO 2 NiZnFe 2O 4 在烧结中,伴随Zn离子的挥发,相应地有部分Fe3+转变为Fe2+, 使电阻率下降。如引入高价阳离子,可以与Fe2+生成稳定的静态键,从而使Fe2+ 束缚在高价离子附近而难以参与导电过程。含Sn的NiZnFe 2O 4 电阻率高、涡流 损耗小,可作为高频(0.1~75MHz)的感抗磁芯。 4、添加SiO 2、Bi 2 O 3 添加Bi 2O 3 主要起降低熔点和致密化的作用。Si4+(0.41A)进入晶格相应的产生 Fe2+,改变了磁晶各向异性常数,导致负的温度系数。如果只加入SiO 2 ,则只有 当温度大于1300℃时,Si4+进入晶格,而在高温下烧结,将使晶粒长大。而当SiO 2 和Bi 2O 3 组合添加时,Si4+可在较低的温度下进入NiZnFe 2 O 4 晶格,同时得到细晶 粒。 三、离子取代——NiCuZnFe 2O 4 多层片式电感器(MLCI)的工艺技术关键是实现软磁铁氧体和纯银内导体材料的共烧结,这就要求其中的软磁铁氧体必须兼备低温烧结和高性能的特点。迄今为 止,研究较多的是NiCuZnFe 2O 4 ,并已成为层片式电感器(MLCI)所广泛采用的 磁介质材料。多层片式电感器一般要求采用导电性能好且价格相对较低的纯银作 为内导体。由于纯银熔点为961℃,因此要求NiCuZnFe 2O 4 的烧结温度尽可能低,

氧化锌制备方法

将mol·L-1的NaOH乙醇溶液缓慢滴加到含有mol·L-1的Zn(NO3)2·6H2O乙醇溶液中. 将混合溶液转移至高压反应釜中, 在130℃下反应12 h, 将反应产物经二次去离子水、乙醇等洗涤后, 在130 摄氏度下干燥,即可获得纯ZnO纳米棒. 在 ZnCl2 溶液 mol/L) 中加入一定量的 SDS, 搅拌下于 65 ℃将 Na2CO3 溶 液滴加到该溶液中 (120 滴/min, n(Na 2CO 3 )/n(ZnCl2) = 2),恒温反应 h. 将反 应液倒入聚四氟乙烯罐中, 在150~160 ℃进行水热反应 12 h, 自然冷却后离心分离, 用去离子水洗涤到无水Cl?离子, 再用无水乙醇洗涤 2~3 次, 50 ℃真空干燥 2 h, 300 ℃焙烧 3 h, 即制得 ZnO 纳米管. 将0. 1 L0. 1 mo l/ L二水合醋酸锌的乙醇溶液置于带冷凝管和干燥管的0. 5 L 圆底烧瓶中, 在80 ℃搅拌3 h, 不断收集冷凝物, 最后可获得0. 04 L 中间物和0. 06 L 冷凝物. 将中间物迅速用冷的绝对乙醇稀释至0. 1 L, 冷至室温, 得0. 1 mol/ L 中间产物. 氨水沉淀法制备纳米氧化锌 在水——乙醇介质中用氨水沉淀法制备出了纳米Zn(OH) 2 和ZnO材料,讨论了介质组成对沉淀产物ZnO微粒的粒径范围及形貌的影响,并研究出由Zn(OH)2分解为纳米ZnO的最佳干燥脱水条件为200℃、2h。表明本方法不需高温处理就可得到颗粒均匀且分布窄的ZnO纳米材料,粒径可达17~6nm。 一、试剂与仪器 主要原料为氯化锌、无水乙醇、氨水等,均为分析纯试剂。 仪器为微型滴定管、磁力搅拌器、恒温干燥烘箱。 二、试验方法 以水——乙醇为溶剂,其中醇的体积含量分别为0%(去离子水)、20%、60%、100%。将氯化锌、氨水配制成不同浓度的溶液(不同浓度是多少)。取一定体积(一定体积是多少)的氯化锌乙醇溶液于烧杯中,加以适当速度搅拌,不同浓度的氨水从微型滴管中缓慢滴入氯化锌乙醇溶液中,使之进行反应。控制氨水用量,调节pH值为左右,确定滴定终点。反应得到的白色沉淀物,经抽滤洗涤后自然风干 即为Zn(OH) 2纳米粉,Zn(OH) 2 经干燥(200℃、2h)脱水后,为ZnO纳米粉

软磁铁氧体材料基本类别及主要应用Featuresand

软磁铁氧体材料基本类别及主要应用(Features and applicat ion of Soft magnet) 软磁铁氧体按成份一般分为MnZn、NiZn系尖晶石和平面型两大类。前者主要用于低、中频(MnZn)和高频(NiZn),后者可用于特高频范围;从应用角度又可分高磁导率μi、高饱和磁通密度Bs、高电阻率及高频大功率(又称功率铁氧体)等几大类。由于软磁铁氧体在高频作用下具有高导磁率、高电阻率、低损耗等特点,同时还具有陶瓷的耐磨性,因而被广泛用于工业和民用等领域。工业产品主要用于计算机、通信、电磁兼容等用开关电源、滤波器和宽带变压器等方面;民用产品主要用于电视机、收录机等电子束偏转线圈、回扫变压器、中周变压器、电感器及轭流圈部分等。 一:国内外研发现状: 在软磁铁氧体磁性材料中一般以μi>5000的材料称为高磁导率,该材料近年来产量不断递增,尤其是随着当今数字技术和光纤通信的高速发展,以及市场对电感器、滤波器、轭流圈、宽带和脉冲变压器的需求大量增加,它们所使用的磁性材料都要求μi>10000以上,从而可使磁芯体积缩小很多,以适应元器件向小型化、轻量化发展要求。另外为满足使用需求,这类高磁导率小磁芯表面必须很好,平滑圆整,没有毛刺,且表面上须涂覆一层均匀、致密、绝缘、美观的有机涂层,针对这一技术难点,高磁导率软磁铁氧体产业需求中迫切希望再提高该功能材料的磁导率(μi>10000)。 上世纪90年代后,一些国外知名公司如日本TDK、TOKIN、HITACHI、IROX-NKK、FDK、KAWATETSU等、德国SIEMENS、荷兰Philips、美国SPANG磁性分公司等相继研发出新一代超高磁导率H5D(?i=15000)、H5E(?i=18000)铁氧体材料。日本TDK公司是全球磁性材料最富盛名的领头羊企业,他们在早期生产的H5C2(?i=10000)基础上,又先后开发了H5C3(?i=12000)、H5D(?i=15000)和H5E(?i=18000)等系列高?软磁铁氧体材料;90年代末已试验成功?i=20000的超高磁导率Mn-Zn铁氧体材料。TOKIN公司已向市场推出了12000H(?i=12000)、15000H(?i=15000)和18000H(?i=18000)的铁氧体材料。德国西门子、荷兰飞利浦、美国SPANG公司分别开发的高磁导率软磁铁氧体T42、T46、T56、3E6、3E7和MAT-W、MAT-H材料,其中T46:?i=15000、3E7:?i=15000、MA T-H:?i=15000,2000年西门子和飞利浦公司研制的T56、3E9材料最高磁导率已超过?i=18000。 虽然,我国软磁铁氧体工业发展较快,现有的生产厂家通过技术改造和工艺改进已取得不少成果,产品质量和产量得到明显提高,但目前国内只能大量生产?i=5000-7000的低档铁氧体材料,在高磁导率锰锌铁氧体材料研发生产上,国内与国外的水平与距离相差甚远,且大多数企业生产规模还太小,年产量普遍在1000吨以下,μi>10000的材料生产厂家更是屈指可数,而初具规模的国外公司一般年产软磁铁氧体在3000吨以上,TDK、FDK等公司年产量更是高达20000吨以上。依据我国磁性行业协会的统计,1999年我国生产μi=8000-10000材料的产量很少,但2000年后生产这类中低档软磁铁氧体材料却有较大改观。上海、浙江、

试验题目材料专业试验—溶胶凝胶法制备陶瓷薄膜

专业实验(2) 一:溶胶凝胶法制备陶瓷薄膜 这是材料系设置的基础实验课。材料专业实验(2)要求针对材料领域的各种制备方法以及热处理方法进行自我设计,自我准备,完成工艺的全过程,并得到预期的实验结果,并结合理论知识,分析实验结果与制备工艺参数之间的关系。通过材料专业实验(2),让学生基本掌握常用的类制备方法或热处理工艺的原理和工艺过程,了解工艺过程对最终的结果的影响规律,进一步强化学生的理论知识,培养学生的实际动手操作能力,为其毕业设计做基础。 一、实验目的 1.了解溶胶-凝胶过程 2.掌握用溶胶-凝胶法制备薄膜的制备工艺与原理 二、实验要求 1、学生应该在讲义的基础上,先查阅相关文献,了解溶胶凝胶法概念及在材料制备方面的基本应用,了解该方法制备材料特别是陶瓷薄膜的一般流程和制备过程中的一些关键问题,以及制备过程中可能的影响因素。 2、学生可以制备讲义中给出的陶瓷薄膜ZnO,也可以自己决定制备的陶瓷薄膜材料(不过需要提前一周报知教师以方便准备实验药品),讲义中给出了ZnO陶瓷薄膜制备的一般流程和参考方案,学生可以自主调整参考方案中的各种参数如溶胶的浓度、粘度、匀胶机的转速、匀胶时间、热处理的温度及时间等,可以选择不同的基片、甚至选择用其他的涂膜方式如浸滞提拉法,最终目的是在基片上得到陶瓷薄膜样品。由于实验条件以及实验时间的限制,实验取消了最后一步热处理的过程,而且测试条件只是采用金相显微镜进行粗略的表面质量观测,另外,实验并不要求每个学生都能得到质量很好的样品,而是不同的同学选取不同的实验方案,相互之间要进行横向比较。 三、实验所需仪器设备 一台匀胶机及吸片用小型真空泵,一台可调温电炉,一台搅拌器,以及化学配备溶胶的一些玻璃器皿; 实验测试采用普通的金相显微镜进行粗略的表面质量观察。 四、实验原理 近代科学和生产发展使薄膜科学与技术成为新材料和新器件研发的重要领域。 薄膜的研究首先是从研究如何制作薄膜这种特殊形态材料开始的。传统上采用得较多的方法是真空蒸发法、溅射法和气相生长法等,但它们都存在一定的局限性。如真空气相沉积设备中的真空腔大小限制着生产元件的尺寸,溅射法由于薄膜材料与基片之间可能发生反应而导致产品污染等,薄膜生产价格昂贵。而溶胶-凝胶法不需要特别昂贵的设备,具有工艺过程简单,薄膜组分化学计量比容易控制,容易形成大面积的均匀膜等优点。因此越来越得到人们的重视和应用. 1、溶胶凝胶法 溶胶-凝胶法是60年代发展起来的一种制备玻璃、陶瓷等无机材料的新工艺,近年来许

ZnO合成方法

存档日期:存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称:纳米材料化学 课程代号:ACh530 任课教师:左胜利 完成日期:2011 年12 月8 日 专业:化学 学号:2011200989 姓名:李浩 成绩:

ZnO纳米材料的制备与应用 摘要 本篇综述从制备方法和应用领域出发,论述了制备ZnO纳米材料的一些常用方法如直接沉淀法、微乳液法、溶胶-凝胶法、模板法、水热合成法等,并简单介绍了氧化锌纳米材料在环境、食品、油漆涂料、橡胶、塑料、树脂、纺织品、化妆品等领域的应用。 关键词:ZnO纳米材料制备应用

目录 前言 (1) 第1章氧化锌纳米材料的结构与性质 (2) 1.1节氧化锌纳米材料的结构 (2) 1.2节氧化锌纳米材料的主要性质 (2) 第2章氧化锌纳米材料的制备方法及应用领域 (4) 2.1节氧化锌纳米材料的制备方法 (4) 2.2节氧化锌纳米材料的主要应用领域 (6) 结论 (8) 参考文献 (9)

前言 19世纪末到20世纪初,人类对微观世界的认识已经延伸到一定层次,时间上已经达到了纳秒、皮秒和微妙的数量级。随着研究的深入,20世纪70年代,人类开启了规模生产纳米材料的历史。纳米微粒狭义上是指有关原子团簇、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜、纳米碳管、纳米固体材料的总称,而广义上则指晶粒或晶界等显微构造能达到纳米尺寸材料。该新型材料必将以其独特的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应等性质在各个领域崭露头角。例如复合材料、大规模集成电路、超导线材料多相催化等方面的开发及应用。 近年来,纳米材料的合成方法及应用领域受到了研究者的广泛关注,TiO2、ZnO、CaF2、Al2O3纳米材料的研究成果及学术报告日益增多。尤其是与人们日益提高的生活质量戚戚相关的纳米氧化锌材料制备及应用。纳米氧化锌具有许多优良性能如压电性能、近紫外发射性、透明导电性、生物安全及适应性等,使其在非标柴油有害物质吸收、抑制食品污染菌、抗紫外线、压电材料、紫外光探测器、场效应管、表面声波、胎压、太阳能电池、气体传感器、生物传感器等领域有着广阔的发展前景而氧化锌复合材料的制备及研究也有着对人类生活不可估量的巨大作用。

纳米氧化锌的制备实验报告

纳米ZnO2的制备 实验报告 班级:应091-4 组号:第九组 指导老师:翁永根老师 成员:任晓洁 1428 邵凯 1429 孙希静 1432 【实验目的】 1.了解纳米氧化锌的基本性质及主要应用 2.通过本实验掌握纳米氧化锌的制备方法

3.对于纳米氧化锌的常见产品掌握制备原理和方法,并学会制备简易产 品。 4.通过本实验复习并掌握EDTA溶液的配制和标定,掌握配位滴定的原 理,方法,基准物质的选择依据以及指示剂的选择和pH的控制。 5.掌握基础常用的缓冲溶液的配制方法和原理。 6.加深对实验技能的掌握及提高查阅文献资料的能力。 【实验原理】 1. 超细氧化锌是一种近年来发展的新型高功能无机产品,晶体为六方结构,其颗粒大小约在1~100纳米。纳米氧化锌由于颗粒小、比表面积大而具有许多其表面电子结构和晶体结构发生变化,产生了宏观物体所不具有的特殊的性质,呈现表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能,使在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值,具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景。 2. 纳米氧化锌的制备方法主要有:水热法,均相沉淀法,溶胶一凝胶法,微乳液法,直接沉淀法 3. 本工艺是将锌焙砂(主要成份是ZnO,主要伴生元素及杂质为铁,铜,铅,镍,铬,镍,此外,还含有其它微量杂质,因而用锌焙砂直接酸浸湿法生产活性氧化锌,必须利用合理的酸浸及除杂工艺,分离铅,脱铁、锰,除钙、镁等重金属)与硫酸反应,生产出粗制硫酸锌,加高锰酸钾、锌粉等,经过提纯得到精制硫酸锌溶液后,再经碳化母液沉淀,制得碱式碳酸锌,最后经烘干,煅烧制成活性氧化锌成品。 4. 氧化锌含量的测定采用配位滴定法测定,用NH3-NH4Cl缓冲溶液控 制溶液pH≈10,以铬黑T为指示剂,用EDTA标准溶液进行滴定,其主要反应如下: 在氨性溶液中: Zn2++4NH3?Zn(NH3)42+ 加入EBT(铬黑T)时: Zn(NH3)42++EBT(蓝色)?Zn-EBT(酒红色)+4NH3 滴定开始-计量点前: Zn(NH3)42++EDTA?Zn-EDTA+4NH3 计量点时: Zn-EBT(酒红色)+EDTA?Zn-EDTA+EBT(蓝色)

溶胶凝胶法制备材料

溶胶-凝胶法制备材料 摘 要:溶胶-凝胶法广泛应用于制备薄膜材料和粉体材料,其主要原理是将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分,最后得到无机材料。本文主要介绍了一些溶胶-凝胶法制备材料的发展历史,原理以及一些溶胶-凝胶法实际应用案例。 关键词:溶胶-凝胶法;纳米材料;陶瓷薄膜材料;掺杂;锂电池;包覆材料 溶胶-凝胶法发展过程:1846年法国化学家J.J.Ebelmen 用SiCl 4与乙醇混合后,发现在湿空气中发生水解并形成了凝胶。20世纪30年代W.Geffcken 证实用金属醇盐的水解和凝胶化可以制备氧化物薄膜。1971年德国H.Dislich 报道了通过金属醇盐水解制备了SiO 2-B 2O-Al 2O 3-Na 2O-K 2O 多组分玻璃。1975年 B.E.Yoldas 和M.Yamane 制得整块陶瓷材料及多孔透明氧化铝薄膜。80年代以来,在玻璃、氧化物涂层、功能陶瓷粉料以及传统方法难以制得的复合氧化物材料得到成功应用。 分类:溶胶-凝胶法按产生溶胶凝胶过程机制主要分成三种类型: (1)传统胶体型:通过控制溶液中金属离子的沉淀过程,使形成的颗粒不团聚成大颗粒而沉淀得到稳定均匀的溶胶,再经过蒸发得到凝胶。 (2)无机聚合物型:通过可溶性聚合物在水中或有机相中的溶胶过程,使金属离子均匀分散到其凝胶中。常用的聚合物有聚乙烯醇、硬脂酸等。(3)络合物型:通过络合剂将金属离子形成络合物,再经过溶胶,凝胶过程成络合物凝胶。 制备方法及原理:溶胶一凝胶科学技术是以金属醇盐为原料制作玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷以及其它功能无机材料的一种新工艺方法。溶胶-凝胶法制备材料的方法属于化学制备方法,溶胶-凝胶体的制备有3种途径:(1)溶胶溶液的凝胶化; (2)醇盐或硝酸盐前驱体的水解聚合,继之超临界干燥凝胶;(3)醇盐前驱体的水解聚合。 溶胶-凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中,然后经水解反应生成活性单体,活性单体进行聚合,开始成为溶胶,进而生成具有一定空间结构的凝胶,经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需材料。其基本反应式为: ;)()()(424nHOR OH OR M O nH OR M n n +→+-水解: ;])()([)(22214-4O H O OH OR M OH OR M n n n n +→--)(缩聚:

溶胶-凝胶法制备纳米氧化锌

溶胶-凝胶法制备纳米氧化锌 摘要:纳米氧化锌是一种新型高功能精细无机材料,在光电器件、化工、医药等众多方面有着广泛的应用。本文结合国内有关溶胶-凝胶法制备纳米氧化锌方面的研究论文,设计了一种以醋酸锌为前驱物,草酸为络合剂,柠檬酸三铵为表面改性剂,无水乙醇、去离子水为溶剂,用溶胶--凝胶法制备纳米氧化锌的最优工艺过程,介绍、分析了溶胶--凝胶法制备纳米氧化锌的原理、工艺以及影响氧化锌粉体粒度、形貌及分散性的因素。 关键词:溶胶-凝胶法纳米氧化锌工艺影响因素 1 引言 氧化锌,俗称锌白,分子式为ZnO。纳米氧化锌为白色或微黄色晶体粉末,属六方晶系纤锌矿结构,晶格常数为a=3.24×10-10m,c=5.19×10-10m,为两性氧化物,密度为5.68g/cm3,熔点为1975℃,溶于酸和碱金属氢氧化物、氨水、碳酸铵和氧化铵溶液,难溶于水和乙醇,无味,无毒,无臭,在空气中易吸收二氧化碳和水。 纳米氧化锌是一种新型高功能精细无机粉料,其粒子尺寸在1~100nm之间。由于颗粒尺寸细微化,纳米氧化锌能产生其本体块状材料所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,在磁、光、电、敏感等方面具有一些特殊性能。纳米氧化锌主要应用在橡胶、油漆、涂料、印染、玻璃、医药、化妆品和电子等工业,作为抗菌添加剂、防晒剂、光催化剂、气体传感器、图像记录材料、吸波材料、导电材料、压电材料、橡胶添加剂等[1]。 目前,纳米氧化锌的制备方法有很多,如沉淀法、微乳液法、溶胶- 凝胶法等,而溶胶--凝胶法因其制备均匀度高、纯度高及反应温度低、易于控制等优点,吸引了诸多的关注。 2 设计原理和反应原理 1.设计原理:溶胶--凝胶法制备纳米氧化锌。 溶胶--凝胶法是将金属有机或无机化合物经过溶液水解、溶胶、凝胶而固化,再经热处理而形成氧化物或其他化合物粉体的方法,其过程是:用液体化学试剂或溶胶为反应物,在液相中均匀混合并进行反应,生成稳定且无沉淀的溶胶体系。放置一定时间后转变为凝胶,经脱水处理,在溶胶或凝胶状态下成型为制品,再经过烧结固化制备出致密的氧化物材料[2,9]。溶胶--凝胶法制得的粉体粒度可

铁氧体

铁氧体又称铁淦氧或磁性瓷。为一类非金属磁性材料。是磁性的三氧化二铁与其他一种或多 种金属氧化物的复合氧化物(或正铁酸盐)。铁氧体有磁性,在高频时会较高的磁导率(比金属磁性材料高);其电阻率比金属磁性材料大得多,还有较高的介电性能。磁铁矿FeO·Fe2O3是最简单的铁氧体。通常铁氧体限于由那些具有d层或f层不成对电子的元素 组成,尤其是与二价铁离子半径接近的二价金属离子,如锰、锌、铜、镍、镁、钴等离子, 也可是希土元素离子或镓、铝、铋、钡、锶等离子。 铁氧体磁性材料按其矫顽力(使已磁化的铁磁质失去磁性而必须加的与原磁化方向相反的外 磁场强度)和用途可分为软磁、硬磁、旋磁、矩磁、压磁五类。软磁铁氧体在较弱磁场下易 磁化也易退磁,如锰锌铁氧体Mn-ZnFe2O4和镍锌铁氧体Ni-ZnFe2O4,结构为尖晶石型; 主要做各种电感元件,如滤波器、变压器、天线等的磁芯和录音、录像机的磁头。硬磁铁氧 体磁化后不易退磁,能长期保留磁性,如钡铁氧体BaFe12O17,结构大多为磁铅石型;主 要用作恒磁源,在电讯、电声、电表、电机工业中可代替铝镍钴系硬磁金属材料。旋磁铁氧 体也称微波铁氧体,如镍铜铁氧体Ni-CuFe2O4和钇石榴石铁氧体3M2O3·5Fe2O3(M为 三价钇、钐、钇等希土离子),用于雷达、导航、遥控等电子设备中。矩磁铁氧体有矩形磁 滞回线,如锂锰铁氧体Li-MnFe2O4等,一般用作记忆元件,用于电子计算机存储器中。 压磁铁氧体磁化时,能在磁场方向作机械伸长或压缩,如镍锌铁氧体Ni-ZnFe2O4、镍铜铁氧体Ni-CuFe2O4等,一般作磁致伸缩元件,用于超声波换能器等。 铁氧体性能好,成本低,生产工艺简单,又能节约大量贵重金属,为高频弱电领域中有发展 前途的非金属磁性材料。但其饱和磁化强度较低,通常为纯铁的1/3—1/5,不能用于发 电、电动、输电变压器等大功率电力设备中。 隐身技术与隐身材料 https://www.360docs.net/doc/6f17481464.html, 时间:2007-1-6 来源:生命经纬 当人们谈论1991年初春海湾战争中的先进武器时,都免不了要提到隐身战斗机F-117A。隐身飞机的英文名称是stealthy aircraft,也可译成隐形飞机。设计者的主导思想是力图降低飞机在航行过程中的目标特性,以提高它的突防能力和攻击能力。隐身技术、星球大战和核技术被美国列为国防的三大高科技领域。 飞机隐身有六大要素:雷达、红外、视觉、噪音、烟雾、凝迹。早期的隐身措施是:(1)使发动机排气更干净,烟道气更淡;(2)蒙皮染成灰色,提高视觉隐形;(3)提高升限和飞行速度。但这些还不是真正的隐身飞机。F-117A是第一种真正的隐身战斗机。其隐身的具体措施是:(1)设计成独特的气动外形。当入射的无线电波波长远小于飞机尺寸时,根据几何光学原理,可以看成独立反射的集合,并尽量使反射信号相互干涉。(2)为防止进气道、发动机、压气机反射雷达波,两侧设有条形隐蔽网状格栅栅条,能屏蔽10cm或更长的雷达波。(3)采用能够吸收雷达波的复合材料和吸波涂料。(4)采用有源或无源电子干扰。(5)在红外隐身方面,主要是降低飞机的红外辐射,其具体措施是降低发动机的喷口排气温度和采用屏蔽技术。 从以上几项措施可以看到:(1)隐身技术主要是指降低飞机的雷达反射截面积和红外特征。(2)隐身技术是一种综合技术。在进行雷达波隐身技术研究中,最重要的是改进飞行器的气动外形设计,其次是吸波材料的选用。(3)隐身技术是一种探测对抗技术。在一切军事行动中,交战双方的行为都具有很大的保密性、多样性。不同的隐身技术都是针对现有探测技术而发展起来的,

铁氧体

铁氧体.txt如果中了一千万,我就去买30套房子租给别人,每天都去收一次房租。哇咔咔~~充实骑白马的不一定是王子,可能是唐僧;带翅膀的也不一定是天使,有时候是鸟人。是镍铁尖晶石 尖晶石是一族矿物,在自然界中形成于熔融的岩浆侵入到不纯的灰岩或白云岩中经接触变质作用形成的。有些出现在富铝的基性岩浆岩中。宝石级尖晶石则主要是指镁铝尖晶石,是一种镁铝氧化物。晶体形态为八面体及八面体与菱形十二面体的聚形。颜色丰富多彩,有无色、粉红色、红色、紫红色、浅紫色、蓝紫色、蓝色、黄色、褐色等。尖晶石的品种是依据颜色而划分的,有红、橘红、蓝紫、蓝色尖晶石等。玻璃光泽,透明。贝壳状断口。淡红色和红色尖晶石在长、短波紫外光下发红色荧光。 H2 + 2Fe3+ +O2- ==H2O + 2Fe+ +Vo(空穴) CO2 +2Vo+ 4Fe2+ ==C +2O2- +4Fe3+ 总反应:CO2+2H2 ==2H2O +C 不同的铁磁材料磁滞现象的程度不同,磁滞回线水平方向越宽的材料,也就是磁滞回线面积越大的材料,其磁滞现象越严重。如图(a)所示,磁滞回线面积宽阔,材料的剩磁和矫顽磁力都大,其磁滞损失严重,不宜于作交变磁场中工作的铁心,而适合于作永久磁铁,这种材料称为硬磁性材料。如图(b)所示,磁滞回线瘦窄,而面积较小,这种材料称为软磁性材料,它的磁滞损失较小,适于交变磁场工作。软磁材料是电子工业中变压器、电机等电磁设备所不可缺少的材料。 软磁性材料软磁性材料的剩磁与矫顽磁力都很小,即磁滞回线很窄,它与基本磁化曲线几乎重合。这种软磁性材料适宜作电感线圈、变压器、继电器和电机的铁心。常用的软磁性材料有硅钢片,坡莫合金和铁氧体等。 1. 硅钢片硅钢片是电源变压器、电机、阻流线圈和低频电路的输入输出变压器等设备最常用的材料。硅钢片质量的好坏,通常用饱和磁感应强度B来表示。好的硅钢片饱和磁感应强度可达10000高斯以上,看上去晶粒多、片子薄、质脆、断面曲折。差的硅钢片只有6000高斯,看上去呈深黑色、片子厚、韧性大、断面平直。有一种专供C型变压器铁心用的冷轧硅钢片,它的导磁性能是有方向性的,使用时要沿导磁性强的方向制成状,用卷绕法作成“C”型变压器铁心,其饱和磁感应强度比普通硅钢片高很多,采用这种硅钢片可大大提高磁感应强度,减小铁心的体积和重量。 2. 坡莫合金坡莫合金又叫铁镍合金,它在弱磁场(小电流产生的磁场)下具有独特的优点,能满足电信工程的特殊需要。例如超坡莫合金的初始导磁率μ0可达10万以上。但坡莫合金中含有镍,比较贵重,不宜广泛地使用,只在一些要求灵敏度高、体积又必需小的电磁器件中,才采用这种材料,它是一种高级的软磁性材料。 3. 铁氧体铁氧体是目前通信设备中大量使用的磁性元件,可以用它作电感和变压器铁心。铁氧体就其形状来分有E型如图3-19,罐形如图3-20和环形如图3-21所示。E形铁氧体多用来作变压器的铁心,罐形铁氧体多用来作电感线圈和某些变压器的铁心,环形铁氧体用来作特殊要求的电感线圈。 铁氧体是一种非金属的磁性材料,其电阻率较高,在102~109欧姆—厘米之间,涡流损耗小,起始导磁率大,其值可由几十到几千。使用频率范围不同,则可选用不同类型的铁氧体,其频率可由几百赫到几百兆赫。这种磁性材料的主要缺点是机械性能脆,热稳定性差,饱和磁感应强度低。 实验表明,任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同.根据物质在外磁场中表现出的特性,物质可粗略地分为三类:顺磁性物质,抗磁性物质,铁磁性物质. 根据分子电流假说,物质在磁场中应该表现出大体相似的特性,但在此告诉我们物质在外磁

沉淀法制备纳米氧化锌粉体讲义

沉淀法制备纳米氧化锌粉体 一、实验目的 1.了解沉淀法制备纳米粉体的实验原理。 2.掌握沉淀法制备纳米氧化锌的制备过程和化学反应原理。 3.了解实验产物粒度的表征手段,掌握激光纳米粒度仪的使用。 4.了解沉淀剂、实验条件对产物粒径分布的影响。 二、实验原理 氧化锌是一种重要的宽带隙(3.37eV)半导体氧化物,常温下激发键能为60meV。近年来,低维(0维、1维、2维)纳米材料由于具有新颖的性质已经引起了人们广泛的兴趣。纳米氧化锌由于晶粒的细微化,其表面电子结构和晶体结构发生变化,产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点,已经广泛的应用在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域。纳米氧化锌的制备方法有物理法和化学法,物理法主要包括机械粉碎法和深度塑形变形法,化学法包括沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、微乳液法等方法。本实验采用沉淀法制备纳米氧化锌粉体。 沉淀法包括直接沉淀法和均匀沉淀法。直接沉淀法是制备纳米氧化锌广泛采用的一种方法。其原理是在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中,加入沉淀剂(如OH-,CO32-等)后,在一定条件下生成沉淀并使其沉淀从溶液中析出,再将阴离子除去,沉淀经热分解最终制得纳米氧化锌。其中选用不同的沉淀剂,可得到不同的沉淀产物。均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子从溶液中缓慢地、均匀地释放出来,所加入的沉淀剂并不直接与被沉淀组分发生反应,而是通过沉淀剂在加热的情况下缓慢水解,在溶液中均匀地反应。 纳米颗粒在液相中的形成和析出分为两个过程,一个是核的形成过程,称为成核过程;另一个是核的长大,称为生长过程。这两个过程的控制对于产物的晶相、尺寸和形貌是非常重要的。 制备氧化锌常用的原料是可溶性的锌盐,如硝酸锌Zn(NO3)2、氯化锌ZnCl2、醋酸锌ZnAc2。常用的沉淀剂有氢氧化钠(NaOH)、氨水(NH3·H2O)、尿素(CO(NH2)2)等。一般情况下,锌盐在碱性条件下只能生成Zn(OH)2沉淀,不能得到氧化锌晶体,要得到氧化锌晶体需要进行高温煅烧。均匀沉淀法通常使用尿素作为沉淀剂,通过尿素分解反应在反应过程中产生NH3·H2O与锌离子反应生成沉淀。反应如下: OH-的生成: CO32-的生成: 形成前驱物碱式碳酸锌的反应: 热处理后得产物ZnO: 用NaOH作沉淀剂一步法直接制备纳米氧化锌的反应式如下: 该实验方法过程简单,不需要后煅烧处理就可以得到氧化锌晶体,而且可以通过调控Zn2+/OH-的摩尔比控制氧化锌纳米材料的形貌。 三、实验仪器与试剂

锰锌与镍锌铁氧体

锰锌铁氧体和镍锌铁氧体 锰锌铁氧体和镍锌铁氧体是目前生产的软磁铁氧体中品种最多、应用最广泛的两大系列磁芯元件。我们知道,用于电视机中作行输出变压器的U形磁芯、偏转磁芯、还有作变压器的E形磁芯,一般都是锰锌铁氧体材料制成的。用于收音机中的磁性天线,有锰锌也有镍锌,但可从棒端不同颜色来区别。例如,有的工厂在锰锌中波磁棒的棒端喷有黑漆,在镍锌短波磁棒的棒端喷有大红色漆。另外,各种环形磁芯也有锰锌、镍锌之分。 但是遇到体积较小的螺纹形、圆柱形、工形和帽形磁芯,有的用锰锌材料制成,也有的用镍锌材料制成,而滋芯上又没有色标,当这些磁芯混在一起时,如何来区分呢?下面介绍两种具体方法。 一、目测法:由于锰锌铁氧体一般磁导率μ比较高,晶粒较大,结构也比较紧密,常呈黑色。而镍锌铁氧体一般磁导率μ比较低,晶粒细而小,并且是多孔结构,常呈棕色,特别是在生产过程中烧结温度比较低时尤为突出。根据这些特点,我们可用目测法来区分。在光线比较亮的地方,如果看到铁氧体的颜色发黑、有较耀眼的亮结晶,此磁芯为锰锌铁氧体;如果看到铁氧体带棕色、光泽暗淡、晶粒不耀眼,此磁芯为镍锌铁氧体。目测法是一种比较粗略的方法,经过一定实践也是可以掌握的。 二、测试法:这种方法比较可靠,但需要一些测试仪器,例如高阻计、高频Q表等。 1.利用锰锌和镍锌铁氧体的电阻率ρ不同来区分。 由于锰锌铁氧体的电阻率比较低,约在103Ω·cm以下,而镍锌铁氧体的电阻率较高,约105~108Ω·cm。所以,我们可以用高阻计或能测量电阻率的其它任何仪表来测量。测试前,要在磁心上作两个任意位置的电极,为了测试方便,可选螺纹形、圆柱形、工形磁心两个圆柱体端面作电极,帽形磁心可选在同一圆平面上作两个电极,这时,用砂皮轻轻磨去待测部位磁心的氧化层,然后可涂上导电性好的材料作为测试电极,一般可用6B铅笔涂上两个石墨电极,作成如图2圆柱形磁心、帽形磁心所示的石墨电极,测直流电压在几十伏以上时的电阻率。在作好两个石墨电极后,也可用500型万用表(量程选择开关可放在10K 档)测磁心的阻值来区分锰锌还是镍锌铁氧体。一般阻值在150KΩ以下的是锰锌;阻值相当大、万用表表头指针基本不动的则是镍锌铁氧体。 2.我们还可利用锰锌和镍锌铁氧体使用频率f不同来区分。 由于锰锌铁氧体材料的使用频率一般在2 MHz以下,它的Q值较低;而镍锌铁氧体使用频率在2~200MHz,它的Q值较高。我们可以利用现成的高频线圈,例如图3所示那种(要求此线圈不装磁心时,电感量小于20μH),先把磁心取出来,再把要测试的铁氧体磁心分别装入,在QBG—3高频Q表或其它同精度的仪表上测Q值,Q值高的为镍锌;Q值低的(一般要低几倍)是锰锌。

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