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在众多纳米材料的研究中,一维纳米棒/线一直受到相当高的关注和广泛的研究。尤其是对于磁性纳米棒/线的制备及磁学特性的探索和研究,已取得了很大的进展。在应用方面,磁性纳米棒/线可以制成小型磁性器件,且由于自身的一维特性,它可以具有较高的剩磁比和矫顽力,从而可实现高密度垂直式磁记录方面的应用。
本文提出一种制备单晶Fe、Co、Ni纳米棒的新工艺。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热分析(TG-DSC)及振动样品磁强仪(VSM)等手段对产物结构、形貌及磁特性进行了表征和检测。
本论文将软模板法与热分解还原法相结合,在水热条件下,利用聚乙二醇(polyethylene glycol或PEG)作为模板剂,制备了尺寸分布均匀,具有良好磁特性的单晶镍纳米棒。重点研究各种合成参数对产物晶体结构及形貌的影响,探讨纳米棒形成机理,并研究纳米棒在各种合成条件下所表现出的磁学特性。实验发现,热分解还原过程具有"形状记忆效应";制备Ni(OH)<,2>纳米棒的适宜工艺条件为:水热反应时间和温度分别为12h、160℃;NaOH浓度为0.4M;以及热处理温度为400℃。接着重点研究了不同分子量的PEG对于最终产物形貌及磁特性的影响,并对纳米棒形成机理作进一步的探讨。结果表明:通过改变PEG的分子量可以控制纳米棒的形貌及尺寸,从而实现对纳米材料形貌的可控;使用分子量为20000的PEG所得产物具有较大的长径比而且具有较大的矫顽力。
另外,本文利用类似的方法制备出了金属Co和Fe纳米棒。研究发现:由于三种元素氢氧化物溶度积常数的不同,Co、Fe纳米棒的直径和长度较Ni纳米棒均增大很多。合成Co、Fe纳米棒的最佳PEG分子量为6000。由于钴具有高的各向异性常数,因此Co纳米棒表现出了较高(最高达491.5 Oe)的矫顽力Hc。