稀土元素掺杂尖晶石型铁氧体的研究进展

车婉萌，滕 琳，刘婧仪，赵晨旭，邱 怡

（沈阳师范大学化学化工学院，辽宁沈阳 110000）

稀土元素掺杂尖晶石型铁氧体的研究进展

车婉萌，滕 琳，刘婧仪，赵晨旭，邱 怡

（沈阳师范大学化学化工学院，辽宁沈阳 110000）

湿化学方法被用来研究稀土掺杂铁氧体材料。将稀土金属硝酸盐和稀土金属氯化物盐和稀土金属硫酸盐溶性稀土金属盐加入到反应产物中，制备了纳米晶体和类似的非掺杂铁氧体。实验操作是利用金属离子在溶液中找到需要的稀土金属，理论上一般防止使用中性溶液中的某些金属离子进行无目的的查找。因为酸根离子和金属某些离子发生特殊的沉淀反应，适用于这个实验，所以应用这个性质使实验更简洁，含有铁氧体化学制备方法有：溶液凝胶法，水热法，共沉淀法等。实验是用X射线进行，透射电子显微镜、波导法和X射线粉末衍射和傅里叶红外光谱法分析晶体结构。

稀土元素；尖晶石；铁氧体

稀土元素是17个特殊元素的名称，它是瑞典科学家命名的稀土元素，稀土元素的使用。铁氧体被当做一类磁性功效质料，用处相当宽泛。其中尖晶石型铁氧体的电磁性质较好，它在信息存储系统、自旋电子器件、各种磁性器件及通讯设备等方面被广泛应用，并且它在在磁性材料工业中也十分重要。尖晶石型铁氧体磁性材料是非常重要的一种，它具有独特的物理性能、化学性质、磁学性质和电子特性。所以稀土元素掺杂尖晶石型铁氧体具有非常广阔的应用前景。

1 铁氧体的制备方法[1]

溶胶-凝胶法：为了测试和分析产品的结构与电磁参数，该方法是基于匹配图分析同步热分析仪、X射线衍射仪和矢量网络分析仪，为了获得最佳匹配程度和最佳匹配率的样品，该方法利用传输线理论，并计算最佳的条件下的样品的吸收性能。

水热合成法的道理是在固定的压力和温度下，在H2O、水溶液或者水蒸气等中发生的相关化学反应是因为在水热合成法下，水能够作为化学成分参与化学反应，也能够作为压力传递介质，经过加入渗析法控制化学和物理因素。形成无机化合物及改性，克服了在高温条件下不可避免的硬聚团。

共沉淀法制备铁氧体的方法是采用化学共沉淀法，原理是溶解盐将沉淀剂分解成两种以上的金属离子，在沉淀金属离子时，进行均匀沉淀和结晶，然后通过过滤、洗涤、干燥、煅烧等工艺过程，得到铁氧体纳米粉体产品。

2 稀土元素掺杂铁氧体制备的表征方法

对于稀土元素掺杂尖晶石型铁氧体的制备的表征主要分为三个部分的表征方法，即结构的表征，形貌的表征和磁性能表征。

（1）结构表征通常采用日本理学Rigaku公司制造的D/ Max-2400X型X射线衍射仪（Cu靶Kð辐射，X射线波长为0.154 056 nm，工作电压40 kV、电流30mA，步长为0.02°，扫描限度30°-110°，扫描速率12°/min）对样品进行物相解析和晶体构造解析。最后测试采用FT-Raman Module 测试样品的傅里叶变换红外光谱。

（2）形貌表征通常采用扫描电镜和透射电镜。

（3）用于磁性能表征最常用的手段就是VSM（振动样品磁强计），以此来获得样品在常温下的磁滞回线、样品零场冷磁滞回线、样品的M-T曲线，最后的样本可以得到信息饱和磁化强度，矫顽力，磁导率和一系列关键数据。

3 项目方案

第一阶段：尖晶石型铁氧体的制备。

第二阶段：对尖晶石型铁氧体的性质性能进行全面分析。

第三阶段：研究稀土金属离子与尖晶石型铁氧体掺杂的最佳时间和温度，最大取代量。

第四阶段：吸波性与磁性的测试。

第五阶段：对新材料的性能进行考究与探查。

第六阶段：用已学知识分析稀土金属离子对尖晶石型铁氧体磁性吸波性能影响原因。

稀土金属掺杂钴铁氧体作为一种磁性材料广泛应用于地铁。它具有一系列独特的性能，如磁性，吸波性[2-3]，电学性质等。这类材料应用于许多领域中，如在信息存储方面，制造电子器件方面，处理污水方面，国防，化学工业等方面。人们在稀土金属掺杂尖晶石型纳米铁氧体，这个方向做了很多专研跟窥探。所以这一兴起的范畴引起了各国科技人员的广泛关注，并采用美国（vsm7300）进行磁性测试。

为了推测稀土金属离子取代铁氧体中的铁的最佳时间、温度和最大取代量，我们尽量保证其他的测试条件相同，首先将浓硝酸溶液加入稀土元素的氧化物中生成硝酸盐，然后将两种硝酸盐溶液混合，用氢氧化钠溶液来调节混合溶液的pH，来进行取代实验。具体操作如下：用稀土金属离子取代铁氧体中的铁，不断试验，推测最佳时间和温度和最大取代量，通过数据计算、测试出吸波性能与磁性，找出稀土元素离子对铁氧体磁性和吸波性能的影响规律，为提高铁氧体的吸波性能提供实验数据。

4 结束语

尖晶石型铁氧体创新材料在近年来受到社会各界的重视，它的优点是电磁性能和巨大的应用潜力。同时具有的稀土金属离子掺杂尖晶石型铁氧体纳米磁性材料被作为一种新型的功能复合材料，并且将具有较大的市场前景。

迄今为止，在稀土金属元素离子掺杂尖晶石型钴铁氧体的性能与制备方面已经获得了一定的成果。不过在“薄、轻、宽、强”这几大方面仍然可以进行深入研究，还有很多工作要做，仍有很多困难要克服。尖晶石铁氧体吸波材料是对吸波材料的研究较多的前沿观点，在理论和应用两个方面有较大的改进。因此，通过分析尖晶石型铁氧体粒径、物相结构、形貌这些因素的变化，可以改善吸波性能的变化机理。开展吸波材料的研究，对电子信息技术的发展有重大影响，同时在环保和国防方面也有着重要意义。

[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

车婉萌（1996—），女，辽宁海城人，本科在读，主要研究方向为应用化学。