[发明专利]一种纳米铁氧体颗粒的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种纳米铁氧体（MFe₂O₄）颗粒的制备方法，尤其涉及一种单分散纳米铁氧体颗粒的制备技术。

背景技术：

诺贝尔物理学奖获得者，美国物理学家Feyneman早在1959年就曾预言：“如果我们对物体在微小规模上的排列能够加以某种控制的话，我们就能使物体具有较多的异乎寻常的特性，就会看到材料的性能产生丰富的变化。”纳米材料是指特征尺寸在纳米级(通常指1-100nm)的极小颗粒组成的固体材料。纳米材料的研究是人类认识客观世界的新层次，属于交叉学科，是多学科领域的前沿。

现代高新技术的飞速发展，给磁性材料提出了“强、宽、轻、薄”等方面的要求。磁性材料的研究热点主要集中在如何获取更优的磁性特性方面。一般传统的磁性材料难以满足需要，因此必须借助新材料和新工艺来解决这一问题，其中磁性材料的超细化，便是发展的热点趋势之一。随着近年来对纳米材料研究的不断深入，特别是有关纳米磁性材料具有良好的磁性性能的同时，兼备了质量轻、频带宽、兼容性好及厚度薄等特点，引起各国研究人员的极大兴趣，都把纳米材料作为新一代磁性材料加以研究和探索，处于纳米尺度下的微粒主要表现出以下的磁特性：

（1)超顺磁性

当磁性纳米材料的颗粒尺寸小到一定的临界值时，会发生从磁性到超顺磁性的转变。超顺磁性指：当磁性颗粒的体积足够小时，热运动能可与磁晶各向异性能相比拟，使其磁化矢量在两个易磁化轴之间跳跃，从而使材料在宏观上表现为顺磁性。

（2)矫顽力

纳米微粒尺寸在小于单畴临界尺寸而大于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力。当颗粒尺寸小于某一临界值时，每个粒子就是一个单磁畴，单畴颗粒不存在畴壁，不会有畴壁位移磁化过程，只有磁畴转动磁化过程。要使其去掉磁性，必须使每个粒子整体的磁矩反转，就需要很大的反向磁场，即具有较高的矫顽力。目前，利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性已制成高贮存密度的磁记录磁粉，在磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等方面得到广泛应用。

(3）居里温度

居里温度Tc是物质磁性的重要参数，通常与交换积分J成正比，并与原子构型和间距有关。研究表明铁磁薄膜的居里温度会随薄膜厚度的减小而降低；对于纳米微粒而言，由于小尺寸效应和表面效应而导致的纳米粒子内禀磁性的变化，也会使之具有较低的居里温度。

(4)电磁吸收

当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波波长或磁场穿透深度相等或更小时，晶体周期性边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近的原子密度减小，导致材料的声、光、电、磁、热力学等特性出现异常，如光吸收增加、磁性能增强等，这就为研究多波段兼容的电磁波吸收材料提供了可能。

铁氧体MFe₂O₄（M=Co、Ni、Mn、Fe等）是指以氧化铁为主要成分的磁性氧化物，具有尖晶石结构，多数属亚铁磁性，饱和磁化强度较低，而电阻率却比金属高10⁶倍以上，故在交变电磁场中损耗低，在高频、微波、光频段的应用中有优点。实现磁性材料高性能应用的关键是制备具有高工作频率、高磁导率和低损耗等优异特性的磁性材料。因此制备单分散且性质均匀可调的磁性纳米材料是这个领域的发展前沿和难点。研究单分散、性质均匀可调的磁性铁氧体纳米材料有着极其重要的意义，因为它们具有作永久磁铁、变压器的核心和其他各种应用等独特的磁性性质。因此多年以来大量方法被用来合成这些以粉体形式存在的磁性材料。