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像温度和压力一样,磁场有可能发展成为调控材料结构和性能的重要参数。
目前,磁场在化学合成中的作用还没有引起人们的足够重视。我们率先将外磁场引入溶剂热合成体系中,对该体系中纳米粒子的生长和组装进行了系统的研究,得到了一些新的结果,详细内容归纳如下:
1.在乙二胺、水合肼和尿素体系中,利用乙酰丙酮钴和乙酰丙酮镍为前躯体,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,180oC时在外磁场作用下运用溶剂热法制备出了一维Ni0.33Co0.67合金纳米链和一维Ni0.67Co0.33合金纳米线。我们研究了外磁场诱导下合金颗粒的组装现象,发现在外加磁场作用下溶剂热合成Ni-Co合金粒子有两种明显的影响因素。一种是在180oC时磁场能够诱导一维链状Ni0.33Co0.67合金纳米结构和一维线状Ni0.67Co0.33合金纳米结构的形成;另一方面,与那些没有施加外场的对应样品相比,外加磁场能增强产物的磁性参数,如饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr、剩磁比Mr/Ms和矫顽力Hc等。研究还发现,不同成分比的镍钴合金在溶液中的自组装现象是不一样的,当Ni和Co的原子比例改变时,所制备的合金在微结构组成和样品形貌上都有所不同,其主要原因是由于Ni和Co的磁性不同引起的。根据这些结果,可以表明在溶剂热反应中应用外加磁场技术是一种可以制备新型纳米结构和调控产品磁性能的很有前途的方法。
2.在乙二胺、水合肼和尿素体系中,利用乙酰丙酮钴和乙酰丙酮镍为前躯体,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,对180oC时原位磁场和非原位磁场下溶剂热法制备的一维镍钴合金纳米结构的磁场辅助组装行为进行研究。结果发现,一维排列的原位磁场下的微观结构比一维排列的非原位磁场下的微观结构具有较高的饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr、矫顽力Hc和剩磁比Mr/Ms,而这两种顺序的微观结构的4个磁性参数又远远高于不施加外磁场时制备的随机分布的合金颗粒。同时提出了一个可能的生长机理来解释这种通过施加磁场诱导的微观组装行为。分析认为:原位磁场可以同时影响晶核的形成和粒子的平行生长,而施加非原位磁场只能把颗粒组装为链状微观结构;在原位施加磁场饱和强度值和矫顽力值的增长明显强于非原位磁场情况,这可能是由晶核形成和颗粒生长时原位磁场的影响引起。结果表明,原位磁场和非原位磁场的合理选择对于新型纳米结构的制备和磁性能的调控是很有前途的方法。
3.通过X射线粉末衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品的形貌和结构进行表征;通过振动样品磁强计对样品的磁性能进行测量。