过渡金属掺杂的氮化铁磁性纳米材料研究

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1、分类号：O643单位代码：10183研究生学号：2015331076密级：公开吉林大学博士学位论文过渡金属掺杂氮化铁磁性纳米材料研究Studyoftransitionmetalsdopedironnitridemagneticnanomaterials作者姓名：雷翔专业：物理化学研究方向：纳米功能材料指导教师：杨桦教授培养单位：化学学院2018年6月过渡金属掺杂的氮化铁磁性纳米材料研究Studyoftransitionmetalsdopedironnitridemagneticnanomaterials作者姓名：雷翔专业名称：物理化学指导教师：

2、杨桦教授学位类别：博士论文答辩日期：2018年6月2日授予学位日期：年月日论文评阅人：姓名职称工作单位盲审专家正高级复旦大学盲审专家正高级北京师范大学盲审专家正高级兰州大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容

3、外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程

4、规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：物理化学论文题目：过渡金属掺杂的氮化铁磁性纳米材料研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：摘要过渡金属掺杂的氮化铁磁性纳米材料研究氮化铁类材料具有优异的磁性性能并且在诸多领域具有潜在的应用价值，因此近年来此类材料受到广泛关注和研究。其中ε-Fe3N及γ′-Fe4N在室温下具有优异的磁学性质，良好的稳定性并且具有类金属性质，已经发现其在磁流体，造影剂及催化领域等方面有着潜在的应用。但是目前在对ε-Fe3N及γ′-Fe4N类材料的研究中，单一的合成方法限制了此类材料在应

5、用方面的进一步研究及探索。因此有必要探索一种简单的合成方法来制备ε-Fe3N及γ′-Fe4N类材料并进一步扩展其应用。我们通过参考之前的研究，利用简单的方法得到了ε-Fe3N磁性材料，并且对Mn、Ni及Co掺杂的ε-Fe3N材料的性质进行了研究，另外我们也尝试合成了γ′-Fe4N磁性材料。此外，我们对所制备材料的应用进行了探索。论文的具体内容如下：1.利用三种不同的有机胺制备了不同的前驱体，并且通过焙烧制备得到了不同的ε-Fe3N磁性材料。首先，我们通过改变焙烧条件并结合我们之前的研究，推测了反应中的相转变过程，其次我们通过透射电镜表征了不同前

6、驱体所得到ε-Fe3N磁性材料的形貌，最后我们对样品的磁性性质进行了研究。测试结果表明，不同的前驱体通过改变焙烧条件具有相同的相转变过程，但是发生相转变的焙烧条件不同，导致三种不同的有机胺形成的ε-Fe3N磁性材料性质有所差异。2.通过乙二胺络合法制备了三种过渡金属元素Mn、Ni及Co掺杂的ε-Fe3N纳米磁性材料。通过改变掺杂浓度，探究了这三种过渡金属元素对ε-Fe3N的结构，形貌及磁性性质的影响。结果表明，Mn及Ni的掺入对ε-Fe3N的结构影响不大，但是Co的掺入降低了ε-Fe3N的稳定性导致相变发生，并且Mn及Ni的掺入对ε-Fe3N的

7、形貌产生了较大的影响。3.对乙二胺络合法制备的ε-Fe3N，ε-(Fe1-xNix)3N及(Fe1-xMnx)3N磁性材料的结构，形貌及磁性性质进行了比较。通过对比较晶格参数，发现Mn的掺入同样会一定程度上影响ε-Fe3N材料的稳定性。另外，Mn及Ni的掺入均降低了ε-Fe3N的饱和磁化强度，可能是材料形貌发生变化的主要原因。I4.利用六次甲基四胺制备了前驱体，通过2mL乙二胺氮化制备了γ′-Fe4N/Fe3C复合材料，并对其性质进行了研究。另外，我们发现通过改变焙烧时间，焙烧温度及乙二胺的量，可以得到θ-Fe3C及χ-Fe5C2。通过对所制备

8、样品的磁性性质的研究，我们发现不仅γ′-Fe4N/Fe3C复合材料具有高的饱和磁化强度值，所制备的θ-Fe3C及χ-Fe5C2也具有良好的磁性性质。5