磁场引导电沉积纳米晶铁的制备与性能研究

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1、摘要一维磁性纳米材料具有高度的磁各向异性，轴向磁化时，其磁滞回线具有较大的矩形比，表现出比二维纳米磁薄膜更优越的磁学特性。其中，一维纳米晶铁在内部结构、磁性、热阻和熔点等方面有着优异的性能，具有良好的导电性、导热性、耐磨性以及强度高、模量高等优点，广泛用于电子、电磁、医疗行业，如电磁波吸收材料，高密度磁记录材料，高质量敏感元器件，医学、生物工程材料等。本文自行研制出了一种不需要模板、种子和前驱物，简便、高效制备一维纳米晶铁的方法——磁场引导直接电沉积法。此法是在外磁场作用下，从亚铁盐溶液中，于阴极恒流电沉积直接得到～维纳米晶铁。产物用SE

2、M、FESEM、TEM、xRD和VSM进行了表征。对影响电沉积产物形貌、结构和磁性能的因素进行了分析，并对一维产物的生长机理进行了探讨。电流密度／--0．05—0．3A／cm2，电解质浓度c---0．25．2．0moFL，溶液温度丁宅0．30℃，无磁场、无有机添加剂作用时，因电沉积过程控制步骤不同得到片状、枝晶和交联片状产物。加入十二烷基磺酸钠SDS，产物以螺旋位错对生长机制生长为块状；加入甘油，产物则以二维成核生长机制生长为圆片状。磁场作用时，产物主要为片状。磁场和有机添加剂共同作用时，两者对产物的形貌影响具有互补性。XRD结果表明：电

3、沉积产物均为ot-Fe；存在磁场时，沉积产物倾向于形成[110]择优取向，随着电流密度的增大，磁场对产物择优取向的影响逐渐减弱。在／--0．1·0．2A／eraz，c=0．5—1．0mol／L，Z225℃，电极间距d=10．20mm和SDBS作用时，磁场引导电沉积可得到一维纳米晶铁，且为a—Fe，具有[110]择优取向，表面光滑，无分支；形貌可控，直径可为40．60nm，长径比可达50一60；具有磁各向异性，其轴向饱和磁化强度M。(140．3emu／g)大于径向饱和磁化强度M,(121．1emu／g)，轴向剩余磁化强度M,(19．25em

4、u／g)和矫顽力Hdl93．410e)／J',于径向剩余磁化强度M,(23．27emu／g)和矫顽力hr,,(207．150e)，径向为易磁化方向。磁场引导电沉积一维纳米晶铁的生长是按密堆积晶面上的连续成核和台阶运动进行，纵伸方向为磁场方向。电沉积过程中，磁场影响了Fe2+放电过程和吸附Fe原子扩散进入晶格过程，从而限制了一维产物的侧向生长。关键词：一维纳米材料，磁性材料，ft．．Fe，各向异性，电沉积，磁场，添加剂AbstractOne-dimensionalmagneticnanomaterialshavegreatmagnetica

5、nisotropyandsuperiormagnetismthan2Dmagneticnano-filmwhenitismagnetizedunderamagneticfieldparalleltoitslongaxis．Amongthem，IDnanocrystallineironhasgoodconductivityofelectricityandheat,weal"resistance，highstrengthandmodulusforitsexcellentperformanceofinternalstructIlre，magne

6、tism，heat-resistantandmeltingpoint．Itiswidelyappliedinelectronic，electromagneticandmedicalfields，suchaselectromagneticwaveabsorbingmaterials，highdensitymagneticrecordingmaterials，high-quality-sensitivitycomponents，medicalandbiologicengineeringmaterials．kthisthesis。1Dnanoc

7、rystaUineironissynthesizedbyaself-developednovel，simpleandhighlyefficientmethod：immediateelectrodepositioninducedbymagneticfield．Theprocessdoesnotemployanytemplates，precursorsorinducingse它d$．DepositsarecharacterizedbySEM，FSEM，TEM，XRDandVSM，theresultsshowthat：Slice，dentrit

8、eandcrosslinkingslicenanocrystallinea-FeareeleetrodepositedinaqueoussolutionofFe2+atcurrentdensi