稀土元素摻雜尖晶石型鐵氧體的研究進展

車婉萌，滕 琳，劉婧儀，趙晨旭，邱 怡

（沈陽師范大學化學化工學院，遼寧沈陽 110000）

稀土元素摻雜尖晶石型鐵氧體的研究進展

車婉萌，滕 琳，劉婧儀，趙晨旭，邱 怡

（沈陽師范大學化學化工學院，遼寧沈陽 110000）

濕化學方法被用來研究稀土摻雜鐵氧體材料。將稀土金屬硝酸鹽和稀土金屬氯化物鹽和稀土金屬硫酸鹽溶性稀土金屬鹽加入到反應產物中，制備了納米晶體和類似的非摻雜鐵氧體。實驗操作是利用金屬離子在溶液中找到需要的稀土金屬，理論上一般防止使用中性溶液中的某些金屬離子進行無目的的查找。因為酸根離子和金屬某些離子發生特殊的沉淀反應，適用于這個實驗，所以應用這個性質使實驗更簡潔，含有鐵氧體化學制備方法有：溶液凝膠法，水熱法，共沉淀法等。實驗是用X射線進行，透射電子顯微鏡、波導法和X射線粉末衍射和傅里葉紅外光譜法分析晶體結構。

稀土元素；尖晶石；鐵氧體

稀土元素是17個特殊元素的名稱，它是瑞典科學家命名的稀土元素，稀土元素的使用。鐵氧體被當做一類磁性功效質料，用處相當寬泛。其中尖晶石型鐵氧體的電磁性質較好，它在信息存儲系統、自旋電子器件、各種磁性器件及通訊設備等方面被廣泛應用，并且它在在磁性材料工業中也十分重要。尖晶石型鐵氧體磁性材料是非常重要的一種，它具有獨特的物理性能、化學性質、磁學性質和電子特性。所以稀土元素摻雜尖晶石型鐵氧體具有非常廣闊的應用前景。

1 鐵氧體的制備方法[1]

溶膠-凝膠法：為了測試和分析產品的結構與電磁參數，該方法是基于匹配圖分析同步熱分析儀、X射線衍射儀和矢量網絡分析儀，為了獲得最佳匹配程度和最佳匹配率的樣品，該方法利用傳輸線理論，并計算最佳的條件下的樣品的吸收性能。

水熱合成法的道理是在固定的壓力和溫度下，在H2O、水溶液或者水蒸氣等中發生的相關化學反應是因為在水熱合成法下，水能夠作為化學成分參與化學反應，也能夠作為壓力傳遞介質，經過加入滲析法控制化學和物理因素。形成無機化合物及改性，克服了在高溫條件下不可避免的硬聚團。

共沉淀法制備鐵氧體的方法是采用化學共沉淀法，原理是溶解鹽將沉淀劑分解成兩種以上的金屬離子，在沉淀金屬離子時，進行均勻沉淀和結晶，然后通過過濾、洗滌、干燥、煅燒等工藝過程，得到鐵氧體納米粉體產品。

2 稀土元素摻雜鐵氧體制備的表征方法

對于稀土元素摻雜尖晶石型鐵氧體的制備的表征主要分為三個部分的表征方法，即結構的表征，形貌的表征和磁性能表征。

（1）結構表征通常采用日本理學Rigaku公司制造的D/ Max-2400X型X射線衍射儀（Cu靶Ke輻射，X射線波長為0.154 056 nm，工作電壓40 kV、電流30mA，步長為0.02°，掃描限度30°-110°，掃描速率12°/min）對樣品進行物相解析和晶體構造解析。最后測試采用FT-Raman Module 測試樣品的傅里葉變換紅外光譜。

（2）形貌表征通常采用掃描電鏡和透射電鏡。

（3）用于磁性能表征最常用的手段就是VSM（振動樣品磁強計），以此來獲得樣品在常溫下的磁滯回線、樣品零場冷磁滯回線、樣品的M-T曲線，最后的樣本可以得到信息飽和磁化強度，矯頑力，磁導率和一系列關鍵數據。

3 項目方案

第一階段：尖晶石型鐵氧體的制備。

第二階段：對尖晶石型鐵氧體的性質性能進行全面分析。

第三階段：研究稀土金屬離子與尖晶石型鐵氧體摻雜的最佳時間和溫度，最大取代量。

第四階段：吸波性與磁性的測試。

第五階段：對新材料的性能進行考究與探查。

第六階段：用已學知識分析稀土金屬離子對尖晶石型鐵氧體磁性吸波性能影響原因。

稀土金屬摻雜鈷鐵氧體作為一種磁性材料廣泛應用于地鐵。它具有一系列獨特的性能，如磁性，吸波性[2-3]，電學性質等。這類材料應用于許多領域中，如在信息存儲方面，制造電子器件方面，處理污水方面，國防，化學工業等方面。人們在稀土金屬摻雜尖晶石型納米鐵氧體，這個方向做了很多專研跟窺探。所以這一興起的范疇引起了各國科技人員的廣泛關注，并采用美國（vsm7300）進行磁性測試。

為了推測稀土金屬離子取代鐵氧體中的鐵的最佳時間、溫度和最大取代量，我們盡量保證其他的測試條件相同，首先將濃硝酸溶液加入稀土元素的氧化物中生成硝酸鹽，然后將兩種硝酸鹽溶液混合，用氫氧化鈉溶液來調節混合溶液的pH，來進行取代實驗。具體操作如下：用稀土金屬離子取代鐵氧體中的鐵，不斷試驗，推測最佳時間和溫度和最大取代量，通過數據計算、測試出吸波性能與磁性，找出稀土元素離子對鐵氧體磁性和吸波性能的影響規律，為提高鐵氧體的吸波性能提供實驗數據。

4 結束語

尖晶石型鐵氧體創新材料在近年來受到社會各界的重視，它的優點是電磁性能和巨大的應用潛力。同時具有的稀土金屬離子摻雜尖晶石型鐵氧體納米磁性材料被作為一種新型的功能復合材料，并且將具有較大的市場前景。

迄今為止，在稀土金屬元素離子摻雜尖晶石型鈷鐵氧體的性能與制備方面已經獲得了一定的成果。不過在“薄、輕、寬、強”這幾大方面仍然可以進行深入研究，還有很多工作要做，仍有很多困難要克服。尖晶石鐵氧體吸波材料是對吸波材料的研究較多的前沿觀點，在理論和應用兩個方面有較大的改進。因此，通過分析尖晶石型鐵氧體粒徑、物相結構、形貌這些因素的變化，可以改善吸波性能的變化機理。開展吸波材料的研究，對電子信息技術的發展有重大影響，同時在環保和國防方面也有著重要意義。

[1] Kim S S，Cheong G M，Ferrite-epoxy absorber on carbon fiber composite substrate[J].J Phys.IV France，1997，7（1）425-426.

Research Progress of Rare Earth Element Doped with Spinel Ferrite

Che Wan-meng，Teng Lin，Liu Jing-yi，Zhao Chen-xu，Qiu Yi

Wet chemical methods are used to study rare earth doped ferrite materials.The preparation method of nanocrystals and the preparation method of non-doped ferrite are prepared by adding rare earth metal nitrate and rare earth metal chloride salt and rare earth metal sulfate soluble rare earth metal salt into the reaction product.Experimental operation is the use of metal ions in the solution to find the necessary rare earth metals，theoretically generally prevent the use of neutral solution of some of the metal ions for purposeless search.Because of the acid ions and some ions in the metal to carry out a special precipitation reaction，suitable for this experiment，so the application of this property makes the experiment more concise，containing ferrite chemical preparation methods are many：solution gel method，hydrothermal method，coprecipitation Law[1]and so on.Experiments were carried out by X-ray，transmission electron microscopy（TEM），Fourier transform（FT-IR）and waveguide and X-ray powder diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy.

rare earth elements；spinel；ferrite

TM277

A

1003-6490（2017）01-0088-02

2017-01-06

車婉萌（1996—），女，遼寧海城人，本科在讀，主要研究方向為應用化學。