核壳结构复合纳米颗粒的制备及磁性能毕业论文(编辑修改稿)

核壳结构复合纳米颗粒的制备及磁性能毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

原料 → 按名义成分 配制 合金 → 真 空电弧炉氩气保护熔炼（通以高纯度氩气，同一块铸锭进行多次翻转熔炼） → 熔体快淬（选取经熔炼得到的一定质量的铸锭） → 将快淬后的薄带放入球磨罐中进行球磨 → 得到的样品放在密封瓶中保存待用。 溶剂热合成 Fe/Co 软磁壳层 试验 一、 溶剂 热法制备 SmCo@Fe 和 SmCo@Co 纳米颗粒 以 Fe 或 Co 的盐为原料，将其加入 乙二醇 溶剂中，并引入还原剂水合肼等制备Fe 或 Co 的还原性溶液。 以 高能球磨所得 ，通过溶剂热法 在其上包覆 Fe/Co 软磁壳层， 制备 核壳结构 SmCo@Fe 和 SmCo@Co 纳米颗粒。 具体 试验 步骤 如下 ： （ 1）称取 g PVP（ 表面活性剂 )，加入到 40 mL 乙二醇中，超声振荡使其充分溶解。 （ 2）量取 g 高能球磨 的 ，放入上述溶液中超声分散 5 min。 （ 3）配制 Co 或 Fe 的盐溶液：称取 g的 CoCl26H2O 或 g的 FeCl3·6H2O或 g 的 FeCl24H2O 放入 40 mL 乙二醇中，超声分散溶解。 （ 4）配制还原液： 量 取 10 mL 水合肼，加入 30 mL 乙二醇中，用玻璃棒搅拌使其混合均匀。 之后 加入 g 的 NaOH 调节 溶液 pH 值 （由于 NaOH 溶解需要一段时间，后 期 试验 中 改为先加 NaOH，待完全溶解以后 再 加水合肼， 并 用玻璃棒搅拌均匀）。 （ 5）将还原液倒入第 2 步 所得 混合溶液中，用玻璃棒搅拌 2 min 后边搅拌边倒入 Co 或 Fe 的盐溶液， 继续 搅拌均匀后将混合溶液倒入反应釜中，拧紧 后 放入 150℃干燥箱中，保温一定时间。 （ 6） 分离 反应釜中 所得 粉末 产物 并 用无水乙醇反复清洗干净，放到 无水乙醇 中密封 保存 备用。 本部分具体 试验 参数如表 所示。 表 溶剂 热法制备 SmCo@Fe 和 SmCo@Co 纳米颗粒的工艺参数 编号 SmCo颗粒/g PVP/g CoCl26H2O/g FeCl24H2O/g FeCl3·6H2O/g 水合肼 /mL 温度 /℃ 时间 /h NaOH/g 溶剂 河北工业大学 20xx 届本科毕业论文 9 Zs20 10 150 1 乙二醇 Zs13 10 150 2 乙二醇 Zs14 10 150 4 乙二醇 Zs8 10 150 8 乙二醇 Zs12 10 150 8 乙二醇 二、 溶剂热法制备 FeCo 合金粉末 论文 以一定比例的 Fe 和 Co 的盐为原料，以 乙二醇 为溶剂，水合肼 作 还原剂 ，在 不 加入 SmCo 纳米颗粒 的条件下 制备 FeCo 粉末 ， 以考察通过溶剂热法合成 FeCo合金的可行性， 并 为下一步 在 SmCo 内核表面 沉积 FeCo 软磁壳层提供 试验 参考。 其具体 试验 步骤 如下 ： （ 1）配制 不同 Co∶ Fe 摩尔 比 的盐溶液：设计 一定的 Fe3+和 Co2+的摩尔比，通过计算得出所需添加的 CoCl26H2O 和 FeCl3·6H2O 的质量。 称取一定质量的CoCl26H2O 和 FeCl3·6H2O 放入 60 mL 乙二醇中，超声分散溶解。 （ 2）配制还原 液：取 g 的 NaOH 加入 50 mL 乙二醇中，用玻璃棒搅拌使其混合均匀。 待 NaOH 完全溶解后，加入 10 mL 水合肼 并 用玻璃棒搅拌均匀。 （ 3）将还原液倒入 步骤 （ 1）所得 Fe3+Co2+的盐 溶液中，搅拌均匀后将混合溶液倒入反应釜中，拧紧 后 放入 150℃ 干燥箱中，保温一定时间。 （ 4） 将 反应釜中 所得产物取出用无水乙醇反复清洗干净，放到 无水乙醇中 密封保存。 本部分具体 试验 参数如表 所示。 表 溶剂热法制备 FeCo 合金粉末 试验 的工艺参数 编号 FeCl3·6H2O/g CoCl26H2O/g Fe3+: Co2+(mol) 水合肼 /mL 温度 /℃ 时间 /h NaOH/g 溶剂 Zs21 1:1 10 150 3 乙二醇 Zs23 1:2 10 150 3 乙二醇 河北工业大学 20xx 届本科毕业论文 10 Zs27 1:4 10 150 3 乙二醇 Zs22 2:1 10 150 3 乙二醇 Zs24 : 10 150 3 乙二醇 Zs25 3:1 10 150 3 乙二醇 三 、 溶剂热法 制备 SmCo@FeCo 复合 纳米颗粒 在上述 试验 二 的基础上 ， 于 溶剂热前驱体溶液 中 引 入 ， 制备 SmCo@FeCo 复合 纳米颗粒。 具体 试验 步骤 如下 ： （ 1）称取 g 的 PVP（ 表面活性剂 )，加入到 40 mL 乙二醇中，超声振荡使其充分溶解。 （ 2）量取 g 高能球磨所得 ，放入上述溶液中超声分散 5 min。 （ 3） 配制 不同 Co∶ Fe 摩尔 比 的盐溶液：通过计算得出 试验 所需添加的CoCl26H2O 和 FeCl3·6H2O 的质量。 称取相应质量的 CoCl26H2O 和 FeCl3·6H2O 放入40 mL 乙二醇中，超声分散溶解。 （ 4）配制还原液：取 g 的 NaOH 加入 30 mL 乙二醇中，用玻璃棒 搅拌使其混合均匀。 待 NaOH 完全溶解后，加入 10 mL 水合肼，用玻璃棒搅拌均匀。 （ 5）将还原液倒入第 2 步 所得 混合溶液中，用玻璃棒搅拌 2 min 后边搅拌边倒入 Fe3+Co2+混合 盐溶液，搅拌均匀后将混合溶液倒入反应釜中，拧紧 后 放入 150℃ 干燥箱中，保温一定时间。 （ 6）将 反应釜中 所得产物取出用无水乙醇反复清洗干净，放到密封的瓶中保存以备下一步检测。 本部分具体 试验参数如表 所示。 表 溶剂热法 制备 SmCo@FeCo 纳 米颗粒的工艺参数 编号 SmCo 颗粒 /g PVP/g CoCl26H2O/g FeCl3·6H2O/g Fe3+:Co2+ (mol) 水合肼/mL 温度 /℃ 时间 /h NaOH/g 溶剂 Zs17 1:1 10 150 3 乙二醇 河北工业大学 20xx 届本科毕业论文 11 Zs19 1:2 10 150 3 乙二醇 Zs18 2:1 10 150 3 乙二醇 Zs16 7:3 10 150 3 乙二醇 微结构与性能的检测 主要利用 X 射线衍射仪（ XRD）检测样品的物相组成，利用透射电子显微镜（ TEM）观察样品的微观结构 ，利用振动样品磁强计（ VSM）检测样品的磁性能。 检测仪器设备型号及厂家见表。 3 试验 结果与分析 溶剂热反应 时间对 SmCo@Co 颗粒包覆效果的影响 为了 考察 溶剂热反应 时间对 SmCo 颗粒 外层 包覆 软磁壳层 效果的影响，在保持其他反应条件不变 的情况下，即 采用乙二醇 作 溶剂 ，选用干法高能球磨制备的 颗粒作 为内 核，以 Co2+盐为原料，反应温度为 150℃ ，改变保温时间进行对比试验。 图 (a)、 (b)、 (c)和 (d)分别为 溶剂热反应 1 h、 2 h、 4 h 所得粉末样品及 原始 SmCo 颗粒的 XRD 谱。 从图中可以看出， 高能球磨所得纯 为 单相 TbCu7型 Sm(Co,Hf)7，说明 在合金熔炼及接下来的快淬过程中， Hf 元素全部溶入 SmCo7的晶格中。 样品 XRD 谱出现明显的漫散射 峰且 宽化 现象严重，说明经高能球磨后 颗粒 的 尺寸较小并出现一定量的非晶相结构。 将 颗粒 引入 Co2+前驱体溶液 ， 经 不同时间 溶剂热 反应后，样品中 除 Sm(Co,Hf)7 相 外出现了明显的金属 Co 相 ，如 图 (a)、 (b)和 (c)所示。 而从 图 (a)到 (c)， Co 相 的 衍射峰 逐渐 变得尖锐 ，说明随着 反应 时间的延长， Co 的颗 粒 尺寸 逐渐增大。 河北工业大学 20xx 届本科毕业论文 12 20 40 60 80 (a ) z s2 0  C o (b ) z s1 3  Ve rt i ca l l i n e s: Sm (C o , H f )7 Intensity(arb .u. )(c) z s1 4    d e g . )(d ) Sm C o p a rt i cl e s 图 不同溶剂热反应时间 所得复合 SmCo@Co 颗粒 （ a, 1 h。 b, 2 h。 c, 4 h） 和 纯 SmCo 纳米颗粒的 XRD 图谱 图 为 经不同 时间 溶剂热反应后 所得 SmCo@Co 复合 颗粒 的 TEM 图。 从图中可以看出 通过溶剂热法均可 在 SmCo 颗粒的 表面 合成 Co 颗粒。 图 (a)显示，当反应时间较短（ 1 h）时，产生的 Co 颗粒尺寸较小且排列较致密， 形成了厚度 5 nm 的包 覆层。 随着反应时间的延长，溶剂热还原出来的 Co 颗粒 尺寸明显增 大， 导致其表面能急剧下降， 从而使 颗粒之间 的 结合 强度降低 ， 形成 较为 疏松的 包覆 壳层 ，如 图(b)和 (c)所示。 这也 与 XRD 图谱的分析结果 相一致。 图 不同时间溶剂热反应后 所得 SmCo@Co 复合 颗粒的 TEM 图 : (a) 1 h。 (b) 2 h。 (c) 4 h (a) zs20 (b) zs13 (c) zs14 河北工业大学 20xx 届本科毕业论文 13 图 (a)、 (b)、 (c)和 (d)分别为保温时间为 1h、 2h、 4h 和未包覆过的原始 SmCo颗粒的磁滞回线。 图中 所有 样品的磁滞回线 数据 都 进行了归一化处理，以使其 具有可比性。 从 图 中可以看出， 包覆 Co 壳层后所得 SmCo@Co 复合颗粒的 矫顽力和剩磁 比与包覆前的纯 均 显著下降。 结合 XRD 以及 TEM分析结果可知，由于 溶剂热 反应 形成 了 含量较高的 软磁性 Co 颗粒， 且 Co 壳层 与 SmCo 内核 之间 的界面 结合 较弱， 限制了硬 /软两相之间的 交换耦合作用， 导致颗粒硬磁性能 出现一定程度的 下降。 此外， 对比图 (ac)可以发现， 溶剂热反应时间对于 SmCo@Co 复合颗粒的磁性能影响不大。 20 00 0 0 20xx0 1. 0 0. 50. 00. 51. 0 20 00 0 10 00 0 0 10000 20xx0 1. 0 0. 50. 00. 51. 0 20 00 0 10 00 0 0 10000 20xx0 1. 0 0. 50. 00. 51. 0 20 00 0 10 00 0 0 10000 20xx0 1. 0 0. 50. 00. 51. 0BA( a ) z s2 0M a g e n t i c f i e l d (O e ) ( b) z s13BA ( c) z s14BA ( d ) S m C o p a r t icl e sBANormalized magentization (M/M2T) 图 保温时间为 1 h、 2 h 和 4 h 所得颗粒和 SmCo 纳米颗粒的磁滞回线 前驱体溶液中 金属 离子价态 的影响 由于溶剂热过程主要涉及 在高温高压条件下通过水合肼对 Fe/Co 金属离子的还原反应 ， 那么 金属离子的价态 将会对该还原反应产生比较重要的影响。 为 了 考察 前驱体溶液中 金属离子价态对 制备核壳 结构硬 /软复合纳米颗粒的影响 ，在保持其他反应条。