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用水热法合成掺杂Pr3+的NiPrxFe2-xO4纳米颗粒及其表征

2014-12-01拜山沙德克BahatDuamet

物理实验 2014年2期

拜山·沙德克,Bahat Duamet

(1.新疆大学 物理科学与技术学院,新疆 乌鲁木齐830046;2.Kazakh National Technical University Named after K.I.Satpayev,Almaty,Kazakhstan)

1 引 言

铁酸镍是完全反尖晶石结构的铁氧体,它的分子式可写为(Ni2+xFe3+1-x)[Ni2+xFe3+1-x]O4,其中()和[]分别表示A位和B位的金属阳离子,x依赖于加热时间和制备条件[1].NiFe2O4是性能优良的软磁材料,可用作磁头材料、巨磁材料和微波吸收材料[2],而且还是制备性能优良的磁电转换复合材料所选用的磁致伸缩材料[3-4],在电子工业上具有广阔的应用前景.因此,研究铁酸镍的制备及其基本磁性能,不仅具有理论意义,而且还具有实用意义.最近在NiFe2O4中Fe3+离子的位置用如Gd,Dy,Al,Zn和Ce等的阳离子替换的研究显示,制备出来的样品拥有与原NiFe2O4不同的性能[5-7].掺入少量稀土元素会产生铁氧体系统中4f-3d电子之间的耦合,从而改变铁氧体材料的磁性和导电特性.通过稀土元素掺杂各种磁性材料合成优异性能的磁性材料吸引了国内外研究者的关注[8-10].目前稀土元素离子掺杂铁酸镍的报告非常多,但是未见关于镨离子掺杂到铁酸镍的研究报道.本文采用稀土元素化合物Pr(NO3)3·6H2O为掺杂剂,通过水热法制备NiPrxFe2-xO4(x=0.0,0.01,0.025,0.05,0.075,0.1,0.15)纳米颗粒,并表征其磁学性能.

2 实验方法

2.1 实验药品

试剂:硝酸镍 Ni(NO3)2·6H2O(>99%)、硝酸铁 Fe(NO3)3·9H2O(>99.5%)、硝酸镨Pr(NO3)3·6H2O(>99.9%)、氢氧化钠 NaOH(>98%),均为分析纯,未作进一步纯化处理;实验用的溶剂为去离子水(15MΩ·cm).此过程中发生的化学反应方程可以写成为[11]:

2.2 样品的制备

称取物质的量之比为2:1的Fe(NO3)3·9H2O,Ni(NO3)2·6H2O 粉末溶于45mL的去离子水中,溶解以后再放入Pr(NO3)3·6H2O.这些试剂溶解在50mL的聚四氟乙烯内衬中,最后将8g NaOH倒入已准备好的上……

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