Sm3+含量对BaSmxFe12-xO19 (x≤0.4)铁氧体纳米纤维结构和磁性能的影响

以金属盐和柠檬酸为原料,采用溶胶-凝胶法制备直径在1μm以内的BaSmxFe12-xO19(x≤0.4)铁氧体纳米纤维。采用FTIR、SEM、EDS、XRD和VSM对BaSmxFe12-xO19(x≤0.4)铁氧体纳米纤维进行表征。结果表明,经950℃烧结后,BaSmxFe12-xO19(x≤0.4)铁氧体已成相,且其微观结构和磁性能受掺杂离子浓度的影响。随着Sm3+含量的增加,饱和磁化强度呈先减小后增大的趋势,而矫顽力随Sm3+含量增加而逐渐增大,由x=0时的348.8 kA.m-1增大到x=0.4时的427.5 kA.m-1。与之相对应,在液氮(77 K)条件下,纤维的饱和磁化强度有显著的提高,而矫顽力则明显下降,这主要是由于纳米晶的表面自旋提高造成的。     

Enhancement of microwave absorption of nanocomposite BaFe_(12)O_(19)/α-Fe microfibers

Nanocomposite BaFe12O19/α-Fe microfibers with diameters of about 1-5 μm are prepared by the organic gelthermal selective reduction process. The binary phase of BaFe12O19 and α-Fe is formed after reduction of the precursor BaFe12O19/α-Fe2O3 microfibers at 350℃ for 1 h. These nanocomposite microfibers are fabricated from α-Fe (16-22 nm in diameter) and BaFe12O19 particles (36-42 nm in diameter) and basically exhibit a single-phase-like magnetization behavior, with a high saturation magnetization and coercive force arising from the exchange-coupling interactions of soft α-Fe and hard BaFe12O19 . The microwave absorption characteristics in a 2-18 GHz frequency range of the nanocomposite BaFe12O19/α-Fe microfibers are mainly influenced by their mass ratio of α-Fe/BaFe12O19 and specimen thickness. It is found that the nanocomposite BaFe12O19/α-Fe microfibers with a mass ratio of 1:6 and specimen thickness of 2.5 mm show an optimal reflection loss (RL) of 29.7 dB at 13.5 GHz and the bandwidth with RL exceeding 10 dB covers the whole Ku-band (12.4-18.0 GHz). This enhancement of microwave absorption can be attributed to the heterostructure of soft, nano, conducting α-Fe particles embedded in hard, nano, semiconducting barium ferrite, which improves the dipolar polarization, interfacial polarization, exchange-coupling interaction, and anisotropic energy in the nanocomposite BaFe12O19/α-Fe microfibers.     

稀土掺杂ABS防激光玻璃的制备及其结构研究

在稀土掺杂碱硼硅酸盐(ABS)玻璃形成能力研究的基础上,采用核磁共振NMR、红外激光拉曼光谱等测试手段研究该种玻璃的结构特征。研究结果表明,[SiO4]2-、[BO4]5-和[BO3]3-等结构单元通过[SiO4]4--[BO4]5-、[BO4]5--[BO3]3-、[BO3]3--[SiO4]4-等连接方式构成了玻璃网络结构,形成了巨大的介稳体系,稀土Sm3+等阳离子则填充在网络空隙之中。光谱研究结果表明,Sm3+掺杂ABS玻璃对1.06μm波长的激光具有很强的吸收,当稀土含量达到20mol%时,玻璃在1.06μm波长的透过率仅为0.03%。     

高掺杂稀土PBA玻璃的制备及其化学稳定性研究

稀土掺杂磷酸盐玻璃具有优异的光学和光谱特性,在激光介质材料、有色滤光材料等领域中有着重要的应用。在研究P2O5-BaO-Al2O3-Sm2O3(PBAS)玻璃形成能力的基础上,借助NMR、红外吸收光谱等分析手段,研究了玻璃的结构特点以及在各种化学介质条件下玻璃的化学稳定性能、玻璃的组成和结构对化学稳定性的影响。结果表明:玻璃结构主要由磷氧四面体[PO4]3-和铝氧八面体[AlO6]3-构成;Al3+含量越高,玻璃结构越稳定,玻璃的耐水性和耐酸性也越好;玻璃结构中阳离子的极化能力越强,玻璃的耐酸性越好,侵蚀过程中玻璃表面形成的“缺碱层”在一定程度上减缓了化学介质的侵蚀程度;在碱性介质中,磷酸盐长链末节的金属离子被水化,产生P—O—P断键,形成正磷酸盐溶解到溶液中,稀土离子含量的增加,在一定程度上恶化了玻璃的耐碱性能。     

热处理条件对BaSm0.3Fe11.7O19铁氧体纤维结构演化和磁性能的影响

以金属盐和柠檬酸为原料,采用溶胶凝胶法成功制备1μm以下具有较大长径比的纳米晶BaSm0.3Fe11.7O19 铁氧体纤维。采用热重-差热分析(TG-DSC)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和振动样品磁强计(VSM)对前躯体纤维及其焙烧产物进行了表征。实验结果表明,750℃焙烧1小时,BaSm0.3Fe11.7O19铁氧体相已基本形成,随着焙烧温度的升高和保温时间的延长,BaSm0.3Fe11.7O19晶粒尺寸逐渐增大,纤维表面越发粗糙,片状结构越发明显。同时,纤维的饱和磁化强度(Ms)随晶粒尺寸的增加而增大,而矫顽力(Hc)则呈现先增大后减小的趋势,在晶粒尺寸为58.4 nm附近达到最大值459.2 kA/m,这表明Sm0.3Fe11.7O19纤维的临界单畴尺寸在60nm左右。对低温(77K)和室温(300K)样品的磁性能比较发现,磁性能存在明显的差异,这主要与纳米晶的表面自旋有关。