BN对球磨法制备Fe掺杂ZnO纳米复合材料的结构及性能影响

利用高能球磨方法制备了Fe单掺杂和Fe、BN双掺杂的ZnO基纳米复合磁性材料,通过XRD结构测试、DTA热稳定性分析、VSM磁性测量,对比研究表明BN的掺入加速球磨样品晶粒尺寸的减小、增强热处理后ZnO的峰强、降低各相的结晶温度,而BN的掺入对球磨样品的磁性影响很少、对热处理后样品的磁性影响也很少.     

Mn、Co掺杂ZnO稀磁半导体的研究进展

ZnO稀磁半导体是目前最有希望集成到传统半导体中的一种新型材料,具有室温铁磁性能的ZnO稀磁半导体不仅可以大幅减小电子元器件的体积、提高集成密度,而且在传输效率上也有非常大的提升。目前,具有室温铁磁性能的ZnO稀磁半导体的制备方法可重复性差,且其磁性来源尚无统一理论解释。为了梳理不同实验方法制备出的ZnO稀磁半导体磁性能及其来源,本文对近10年来纯ZnO和Mn、Co单元素掺杂ZnO以及Mn、Co双元素共掺杂ZnO的制备方法、磁性能及磁性来源研究进行了综述,并认为:在制备过程中掺杂过渡金属离子对提升ZnO稀磁半导体室温铁磁性能有明显效果;在较低含量的Mn、Co掺杂ZnO体系中,可实现较稳定的室温铁磁性;要更好地理解磁性来源,必须从原子尺度通过理论计算与实验相结合的方式进行探索。     

Fe掺杂对ZnO薄膜的微结构与光学性质的影响

采用溶胶一凝胶法在石英玻璃衬底上制备了Fe掺杂的ZnO薄膜,研究了不同的Fe掺杂浓度对ZnO薄膜的微结构与光学性质的影响.利用x射线衍射分析了薄膜样品的晶向和晶相.利用原子力显微镜观测了薄膜样品的表面形貌,利用双光束紫外-可见分光光度计分析了znO薄膜样品的光学性质.实验结果表明:所有ZnO薄膜样品都是六角纤锌矿结构,ZnO晶粒沿c轴择优生长.质量分数为1%fe掺入之后,ZnO薄膜的C轴择优取向进一步增强,薄膜的晶化质量也得到进一步提高.当Fe的掺杂浓度高于1%时,ZnO薄膜(002)衍射峰的强度又降低了,这可能是由于Fe2+(x=2或3)和zn2+具有不同的离子半径,大量的Fe2+进入晶格取代Zn2+导致晶格严重畸变,从而影响了znO晶粒的正常生长.所制备的ZnO薄膜在可见光区都具有高的透射丰,由吸收边估算出来的ZnO薄膜的光学带隙表明:随着Fe的掺杂浓度的提高,光学带隙逐渐展宽.     

Fe-N合金的结构和磁性

为开发新结构的磁性材料,采用机械球磨Fe和六方氮化硼(h-BN)混合粉末形成了Fe-N非晶合金和纳米晶合金.利用Mossbauer谱仪、X-射线衍射分析和振动样品磁强计研究了球磨参量对合金的形成机制和结构转变的影响.结果表明:随球磨时间的增加,首先形成非晶Fe-N合金,然后晶化成六方结构的ε-FexN合金,Fe-N合金晶化时还发生了电子相变.表征了Fe-N非晶和ε-FexN合金的磁性,得到ε-FexN合金磁性能随N含量的增加从铁磁转变为顺磁的变化规律,阐明了样品的饱和磁感应强度随球磨时间变化的规律和机制.可见采用六方氮化硼为氮源、高能球磨制作Fe-N合金是一种有效方法.     

机械合金化Fe60Ni20C20合金粉末的结构和磁性能研究

用机械合金化方法制备出Fe_(60)Ni_(20)C_(20)非晶态合金粉末,研究了不同的球磨时间(t=0h,20h,40h,80h,100h)样品的微结构和磁性能。X射线衍射分析结果表明在球磨过程中样品的结构发生了变化,当t=20h时,样品从晶态部分转化为非晶态,实现了αFe(体心立方结构)向γFe(面心立方结构)的转变,同时有新相Fe3C的生成。随着球磨时间的增加,样品的晶粒尺寸从37.17nm减少到2.69nm。振动样品磁强计研究结果表明样品在球磨初期矫顽力增加,球磨20h样品部分非晶后矫顽力持续降低,当t=100h时样品矫顽力最小,软磁性能最好,材料由硬磁性向软磁性转变。本文针对这些结果进行了讨论。     

高能球磨Fe70Ni30纳米晶的XRD和HRTEM研究

用XRD（X射线衍射）和HRTEM（高分辨透射电镜）研究了高能球磨Fe70Ni30二元金属合金的微结构随球磨时间（t）的变化情况。结果表明：以羰基铁和羰基镍为原料，通过高能球磨得到了bcc结构FeNi纳米晶合金。球磨10h时，羰基铁和羰基镍开始形成合金，但大部分R、Ni原子仍分别以bcc结构和fcc结构存在。球磨100h时，样品以bcc结构的FeNi合金为主，球磨200h后，样品中fcc结构Ni特征峰几乎消失，FeNi纳米晶达到最小粒径的平衡值。～8nm。高能球磨过程中，晶界区域的层错缺陷是合金化和纳米晶形成的重要因素．     

Cr掺杂量对Zn1-xCrxO稀磁纳米材料的结构及性能影响

利用水热法制备了Zn1-xCrxO稀磁纳米材料,采用XRD、FESEM、EDS、PL和VSM等方法对样品的结构与性能进行了表征与分析,考察了Cr掺杂量对Zn1-xCrxO样品的结构与性能影响。XRD分析表明Zn1-xCrxO样品为ZnO六方纤锌矿结构,随着Cr掺杂量增加样品的结晶性能下降,并且样品的形貌由较好的六角棒状结构逐渐变得杂乱;磁滞回线分析表明Zn1-xCrxO样品具有良好的室温铁磁性,Cr掺杂量不同,样品的磁性不同;PL谱表明适量Cr掺杂对ZnO的发光性能有促进作用。     

Cu掺杂对 Fe/Si多层膜的层间耦合和负磁电阻效应的影响

研究了Cu掺杂对Fe/Si多层膜的层间耦合和负磁电阻效应的影响。在用磁控溅射方法制备的Fe/Si多层膜中,发现在Si的标称厚度tSi =1.9nm附近存在一较强的反铁磁耦合（AFM）峰和与之相对应的负磁电阻峰,在Si层中掺入6％的Cu后,发现反铁磁耦合峰的饱和场显著降低,峰宽变窄,峰位略向较厚方向移动。掺杂后磁电阻峰的宽和峰位变化与AFM峰相似,而磁电阻峰值则略有下降,在液氮温度T＝77K下,掺杂前后具有负磁电阻效应的多层膜样品阻率都降低,而磁电阻效应和饱和场均增大,实验结果表明,用磁控溅射方法制备的Fe/Si多层的层间耦合机制和磁电阻效应的机制与磁性金属／非磁金属多层膜的层间耦合及磁电阻效应的机制是一致的。     

碳掺杂ZnO的制备及其光催化性能

利用水热-煅烧两步法制备出了不同C掺杂量的ZnO光催化剂,通过光降解甲基橙溶液来研究不同C-ZnO催化剂的光催化性能。经XRD、SEM、EDS、XPS和UV-Vis等测试分析可知,当C的掺杂量为9%时,制备的样品具有最佳的光催化性能。C掺杂能够有效降低电子-空穴复合率,拓宽ZnO对光谱的吸收范围,增强ZnO催化剂在可见光下光响应。C-ZnO催化剂光催化降解甲基橙3 h,降解效率最高可达到90.5%,是未掺杂ZnO降解率(42.6%)的2.12倍,9%C掺杂ZnO有最大降解速率,是未掺杂ZnO光降解速率的6.3倍。     

直流和射频反应溅射CoTiO_2薄膜研究

通过直流对靶反应溅射和射频反应溅射工艺制备了系列磁性金属Co掺杂TiO2薄膜样品.通过原子力显微镜和磁力显微镜研究掺杂样品的结构,利用振动样品磁强计研究系列样品的磁性能,对比不同反应溅射方法制备薄膜的性质和结构.经研究发现,射频溅射法制备的样品表面致密程度优于直流溅射法,薄膜表面十分光滑,结构致密,饱和磁化强度略强,薄膜磁性的方向各向异性明显.     

灵武煤制水煤浆中试实验研究

本实验探讨了在大剂量条件下,添加剂加入量、种类、球料比、研磨时间、配置浓度对灵武煤制水煤浆成浆性的影响.结果表明,理想的制浆工艺条件是添加剂干基添加量0.3%,球料比8∶1～10∶1,研磨时间30 min,研磨转速22 r/min,配浆浓度69%.     

分散方式对纳米炭黑分散稳定性的影响

为了选择合适的分散设备,通过磁力搅拌分散、超声波分散、球磨分散等方式分别对质量分数为0.05%的纳米炭黑在乙二醇水溶液中的分散性能进行了实验研究.磁力搅拌和超声波分散均在室温下进行,时间为30 m in;球磨分散的转速为300 r/m in,球磨时间是4 h;以质量分数为0.1%的阿拉伯树胶作分散剂.结果表明:经过一个星期的静置后,利用磁力搅拌分散的纳米炭黑悬浮液分层很明显,而利用超声波和球磨分散后的纳米炭黑悬浮液则具有稳定的悬浮性能.考虑到球磨分散会发生新的物理化学反应以及带来新的杂质,所以超声波分散才是目前最适用的一种分散手段. 更多还原     

ZnO∶Eu~(3+)发光材料的制备和性能表征

为了提高Zn O∶Eu~(3+)荧光粉体的发光强度并降低合成温度,利用高温机械力化学法合成了单相Zn O∶Eu~(3+)荧光材料.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和荧光光谱仪对样品的结构、微观形貌和发光特性进行了表征.结果表明,Zn O∶Eu~(3+)荧光粉体的最佳反应温度为450℃,最佳球磨时间为3 h.当Eu~(3+)摩尔分数为2.5%、球料比为20∶1时,经450℃球磨3 h后制备的Zn O∶Eu~(3+)荧光粉体的发光强度最好.     

Mn掺杂ZnO纳米晶粉体的结构及磁性研究

为探寻ZnO稀磁半导体材料的室温铁磁性来源,采用溶胶凝胶法制备掺Mn量为0、1%、2%和3%的ZnO粉体,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪以及振动样品磁强计,研究粉体的形貌特征、物相、电子结构以及室温磁性能。结果表明:掺Mn可使粉体粒度减小;Mn以离子形式取代Zn的位置,保持了本征ZnO的六方纤锌矿结构,无第二相形成;掺Mn形成的Zn—Mn键和Mn—O—Mn键改变了本征ZnO的缺陷结构,从而导致磁性变化;样品中的氧空位浓度决定ZnO的室温铁磁性;掺Mn量为1%时为最优掺入量,具有最大的饱和磁矩22.599×10?2 emu/g。     

室温铁磁性蒲公英状氧化锌的制备及生长机理研究

以锌粉、醋酸锌和氢氧化钠为原料,采用水热法制备出了具有结构性缺陷的蒲公英状ZnO。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪和超导量子干涉仪对产物的结构形貌和光学性能及磁学性能进行了表征,并对其生长机理进行了探讨。研究表明,蒲公英状氧化锌为六方纤锌矿结构,由许多顶端为锥尖形的棒自组装而成;其荧光本征发射峰在388nm处,属于激子跃迁发射。在波长450～492nm处所观察到的3个弱蓝光峰是由锌填隙原子中的电子到价带顶的跃迁所致;在波长492～580nm范围内出现的较为宽泛的绿光发射峰根源于电子从导带底到氧错位缺陷能级间的跃迁。蒲公英状ZnO中存在的结构性缺陷使得原本呈现抗磁性的ZnO具有了室温铁磁性,从而可作为一种稀磁半导体应用到自旋电子学领域中。     

纳米晶铁的制备及其性能

论述了高能机械球磨法制备纳米晶铁的原理及工艺，并讨论了纳米晶铁的磁性，ＸＲＤ及Ｍｏｓｓｂａｒｕｅｒ谱结果。     

新型摆动式球磨机运动机理及性能

研究了一种采用机械合金化技术制备超微/纳米材料的摆动式球磨机,设计了其机械结构、分析了其运动机理及球磨原理。利用RecurDyn仿真软件分别对摆动式和行星式球磨机进行了动力学仿真,通过制备Ti3AlC2纳米粉,实验对比分析了摆动式球磨机和行星式球磨机的球磨效果。结果表明:本文介绍的新型摆动式球磨机球磨效率更高。