|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Формирование наночастиц ε-Fe2O3 в мезопористых матрицахдипломная работа (Магистр)
- Научные руководители: Трусов Лев Артемович, Горбачев Евгений Андреевич
- Автор: Мякишев Д.С.,
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2020
- Аннотация: Магнитотвердые ферриты обладают востребованными магнитными характеристиками, высокой термической и химической стабильностью, а также низкой себестоимостью, благодаря чему они находят широкое применение в промышленности в качестве материалов для постоянных магнитов и высокочастотных устройств, и сред для магнитной. К магнитотвердым ферритам относятся гексаферриты М-типа (SrFe12O19 M = Pb, Ba, Sr) и эпсилон оксид железа (ε-Fe2O3). Эпсилон оксид железа примечателен своей высокой коэрцитивной силой порядка 20 кЭ при размерах кристаллитов всего в несколько десятков нанометров. За счет этого он интересен как материал для сред для магнитной записи с высокой плотностью и надежностью, для создания высокочастотных устройств, а также магнитотвердых зондов для магнитно-силовой микроскопии. Однако, из-за сложного немассштабируемого метода синтеза эпсилон оксид железа до сих пор не находит применения в промышленности. Для этого необходим метод, не требующий использования дорогостоящих и вредных реагентов и позволяющий получать целевую фазу с большим выходом и минимальным содержанием альфа или гамма оксида в качестве примеси. Таким образом, данная работа посвящена изучению формирования наночастиц эпсилон оксида железа в мезопористых матрицах тугоплавких оксидов, а также исследованию свойств наночастиц оксида железа. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: 1) синтез ксерогелей на основе SiO2 и Al2O3 методом гидролиза алкоксидов кремния и алюминия в присутствии соли железа; 2) термообработка ксерогелей в интервале температур 1000...1300 ℃ с различными временами выдержки; 3) изучение фазового состава образцов и морфологии частиц; 4) исследование магнитных свойств наночастиц ε-Fe2O3 и спектров ферромагнитного резонанса в зависимости от размера частиц. Для крупнотоннажного производства было предложено оптимизировать методику синтеза на основе золь-гель метода, позволяющего получать наночастицы ε-Fe2O3 с высоким процентным содержанием в системе ε-Fe2O3/SiO2. Суть данного метода заключается в гидролизе ТЕОС в кислой водной среде нитрата железа и спирта, а также последующем удалении внешней матрицы диоксида кремния в щелочной среде. В результате было показано следующее. 1) Судя по термическому и рентгенофазовому анализу, гамма оксид железа непрерывно формируется в матрице SiO2, начиная с 300 ℃. 2) Содержание фазы γ-Fe2O3 обращается в нуль при ~1250 ℃ при кратковременном отжиге. 3) Образец наночастиц эпсилон оксида железа, полученный при 1250 оС имеет коэрцитивную силу HC = 20 кЭ; намагниченность насыщения МS = 15 эме/г; размер частиц d = 40 нм. 4) Согласно полнопрофильному анализу по методу Ритвельда, выход синтезируемого вещества составляет 99% в количестве 1 г на 5 г отожжённого стекла. 5) Варьирование размера частиц ε-Fe2O3 практически не приводит к изменению частоты резонансного поглощения, которая составляет 165 ГГц. 6) Увеличение температуры отжига с 1100 до 1250 °С приводит к росту частиц эпсилон оксида железа с 10 до 40 нм. Таким образом, на основе силикатного золь-гель метода была разработана методика получения наночастиц ε-Fe2O3 с магнитными свойствами близкими к максимальным для данной фазы.
- Добавил в систему: Горбачев Евгений Андреевич