纳米磁性材料的制备方法
共沉淀制备四氧化三铁纳米磁性材料
共沉淀制备四氧化三铁纳米磁性材料
共沉淀法是制备四氧化三铁（Fe3O4）纳米磁性材料的一种常用方法。
该方法具有简单、低成本、易于批量生产等优点，已被广泛应用于制备纳
米尺寸的Fe3O4材料。
制备Fe3O4纳米材料的关键步骤是选择合适的前驱体、调控反应条件
和后续处理方法等。
以下以天然磁铁矿为原料，介绍一种共沉淀制备
Fe3O4纳米磁性材料的方法。
实验所需材料及设备有：天然磁铁矿（Fe3O4）、浓HCl溶液、浓NaOH溶液、无水乙醇、蒸馏水、磁力搅拌器、恒温水浴等。
步骤如下：
1.将一定质量的天然磁铁矿粉末称取到玻璃研钵中；
2.用浓HCl溶液洗涤磁铁矿粉末，去除杂质，并用蒸馏水进行反复洗涤，直至洗涤液呈中性；
3.在磁力搅拌器上加热玻璃研钵中的磁铁矿粉末，加入适量的浓NaOH溶液，调节pH值至8~9；
4.在水浴中保持温度在80~90℃，保持搅拌，反应2~3小时，使反应
充分进行；
5.经过反应得到的沉淀物，使用磁力搅拌器将其沉淀下来；
6.用蒸馏水洗涤Fe3O4沉淀物多次，以去除残余的Na+、OH-等离子；
7.最后用无水乙醇再次洗涤Fe3O4沉淀物，以去除水分，然后将其干燥。
制备得到的Fe3O4纳米磁性材料具有高比表面积和优异的磁性能，可以广泛应用于生物医学、环境净化、储能和数据存储等领域。
此外，通过调节反应条件和后续处理方法，还可以制备出不同形态和尺寸的Fe3O4纳米材料，以满足不同应用领域的需求。
需要注意的是，在实验过程中，要注意操作的安全性，避免浓酸和浓碱的接触，同时严格控制反应条件，保证所得产物的纯度和性能。
磁性纳米粒子的制备与应用
磁性纳米粒子的制备与应用磁性纳米粒子是一种磁性材料，其粒径通常小于100 nm。
由于其小尺寸和磁性特性，磁性纳米粒子在材料、医药、环境等领域有着广泛的应用前景。
本文将介绍磁性纳米粒子的制备方法和应用情况。
一、制备方法1. 化学合成法化学合成法是制备磁性纳米粒子的常用方法之一。
其基本原理是通过化学反应在溶液中形成磁性纳米粒子。
化学合成法的优点是操作简便，制备工艺成熟，能够通过调控反应条件控制粒子的大小和形态。
但由于化学反应过程控制困难，容易产生杂质等问题，因此需要一定的技术和实验经验。
2. 高温热分解法高温热分解法是制备磁性纳米粒子的另一种常用方法。
其基本原理是将金属配合物溶解在有机溶剂中，然后加热反应，使其分解生成磁性纳米粒子。
高温热分解法的优点是制备过程简单，并能够实现大规模生产。
但由于需要高温反应，容易造成粒子聚集和表面氧化等问题，需要注意反应条件的控制。
3. 生物合成法生物合成法是一种新兴的制备磁性纳米粒子的方法。
其基本原理是利用微生物或植物细胞的代谢过程，在体内或外界合成磁性纳米粒子。
生物合成法的优点是操作简单，生产环保，能够实现纯度高、尺寸分布窄的磁性纳米粒子的制备。
但其制备条件较为苛刻，需要针对具体生物体系进行研究和改进。
二、应用情况1. 磁性纳米粒子在材料领域的应用磁性纳米粒子在材料领域有着广泛的应用前景。
其可以作为材料掺杂物，用于调节材料的磁性、导电性等特性；也可以作为材料支撑物，提高材料的比表面积和活性；此外，还可以制备磁性纳米材料，用于制作磁性存储器、磁性隔离膜等材料。
2. 磁性纳米粒子在医药领域的应用磁性纳米粒子在医药领域有着广泛的应用前景。
其可以作为磁性成像探针，用于肿瘤等疾病的诊断；也可以作为靶向药物载体，通过磁性控制将药物输送到靶位点，提高治疗效果；此外，还可以制备高分子磁性纳米粒子，在组织工程和再生医学等领域中应用。
3. 磁性纳米粒子在环境领域的应用磁性纳米粒子在环境领域有着广泛的应用前景。
纳米磁性材料的制备与性能调控方法详解
纳米磁性材料的制备与性能调控方法详解1. 引言纳米磁性材料是一种具有特殊磁性性质的纳米尺度物质，具有广泛的应用潜力，如磁记录、磁传感器、生物医学等领域。
为了满足不同应用的需求，研究者们致力于开发制备方法和调控手段，以获得具有优异性能的纳米磁性材料。
2. 纳米磁性材料的制备方法2.1 化学方法化学合成是制备纳米磁性材料的常见方法之一。
通过溶液中的化学反应，可以控制合成物的尺寸、形状和组成，从而调控材料的磁性能。
常见的化学合成方法包括溶剂热法、沉淀法、水热合成等。
例如，可以通过溶剂热法合成铁氧体纳米颗粒，通过控制反应温度和反应时间来调节颗粒的尺寸。
2.2 物理方法除了化学方法外，物理方法也可用于制备纳米磁性材料。
物理气相沉积、溅射、磁控溅射等方法可用于制备具有不同形貌和组成的纳米磁性薄膜。
其中，物理气相沉积是一种常用的方法，可以通过控制沉积条件和底片的取向来调控纳米薄膜的磁性能。
3. 纳米磁性材料的性能调控方法3.1 外界磁场调控外界磁场是一种常用的调控手段，可以通过调整外界磁场的强度和方向来改变纳米磁性材料的磁性能。
外界磁场可以引起纳米磁性材料中的磁畴重排，从而改变材料的磁滞回线、磁化曲线等磁性特性。
研究表明，外界磁场调控还可以增强磁性材料的磁滞、矫顽力等性能。
3.2 尺寸调控纳米磁性材料的尺寸对其磁性能有很大影响。
调控纳米颗粒的尺寸可以通过合成方法中的控制参数来实现，如控制反应温度、反应时间等。
研究发现，随着颗粒尺寸的减小，磁性材料的剩余磁化强度和饱和磁化强度呈现增加的趋势。
这是由于纳米尺度的颗粒具有较高的自旋磁矩密度和较强的交换耦合效应。
3.3 化学组成调控化学组成是另一个重要的调控因素。
通过改变纳米磁性材料的成分，可以调控材料的晶体结构、晶粒尺寸和磁性能。
例如，合金化可以引入不同的元素，从而改变纳米磁性材料的晶体结构和有效自旋数，进而调控其磁性。
此外，通过调控合金成分的比例，还可以实现磁性材料的磁畴工程和自旋结构调控。
纳米磁性材料
纳米磁性材料
纳米磁性材料是一种具有特殊磁性性质的材料，其尺寸在纳米级别范围内。
由于其独特的结构和性能，纳米磁性材料在磁性材料领域具有重要的应用前景。
本文将对纳米磁性材料的特性、制备方法以及应用进行介绍。
首先，纳米磁性材料具有特殊的磁性特性。
由于其尺寸处于纳米级别，纳米磁性材料表现出与传统磁性材料不同的磁性行为。
例如，纳米磁性材料可能表现出更强的磁性、更高的磁饱和强度以及更低的磁滞回线。
这些特殊的磁性特性使得纳米磁性材料在磁记录、磁传感器和磁医学等领域具有重要的应用价值。
其次，纳米磁性材料的制备方法多种多样。
目前，常见的纳米磁性材料制备方法包括溶剂热法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法等。
这些方法能够控制纳米磁性材料的形貌、尺寸和结构，从而调控其磁性能。
例如，通过调节制备条件和控制合成过程，可以制备出具有不同磁性特性的纳米磁性材料，满足不同领域的需求。
最后，纳米磁性材料在多个领域具有广泛的应用。
在磁记录领域，纳米磁性材料被用于制备高密度、高稳定性的磁记录介质，推动了信息存储技术的发展。
在磁传感器领域，纳米磁性材料被应用于制备高灵敏度、高分辨率的磁传感器，用于地磁探测、生物医学成像等领域。
在磁医学领域，纳米磁性材料被用于制备靶向性药物输送系统，实现对肿瘤的靶向治疗。
综上所述，纳米磁性材料具有特殊的磁性特性，其制备方法多样，应用领域广泛。
随着纳米技术的发展和磁性材料研究的深入，相信纳米磁性材料将在更多领域展现出其独特的优势和潜力。
纳米材料及纳米Fe3O4磁性材料的研究
纳米材料及纳米Fe3O4磁性材料的研究纳米是一个长度单位，1nm=10-9m。
纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度一般是指1-100nm。
当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生明显的变化。
纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。
按材质，纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。
其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。
按纳米尺度在空间的表达特征，纳米材料可分为零维纳米材料即纳米颗粒材料、一维纳米材料（如纳米线、棒、丝、管和纤维等）、二维纳米材料（如纳米膜、纳米盘和超晶格等）、纳米结构材料即纳米空间材料（如介孔材料）。
按形态，纳米材料可分为纳米颗粒材料、纳米固体材料（也称纳米块体材料）、纳米膜材料以及纳米液体材料（如磁性液体纳米材料和纳米溶胶等）。
按功能，纳米材料可分为纳米生物材料、纳米磁性材料、纳米药物材料、纳米催化材料、纳米智能材料、纳米吸波材料、纳米热敏材料以及纳米环保材料等。
当材料的结构具有纳米尺寸调制特征时，将呈现许多特异的性能。
下面以纳米Fe3O4磁性材料为例。
一、Fe3O4的介绍：磁铁矿Fe3O4是一种简单的铁氧化物，是一种非金属磁性材料，它是反尖晶石型结构。
磁铁矿可以写成【Fe3+】+【Fe2+Fe3+】O4，磁铁矿中每个Fe3+离子有五个3d电子，它们是自旋平行的，因此其磁矩为5.92BM，但由于在四面体空隙中Fe3+离子和八面体空隙中是我Fe3+磁矩取向相反，这就是它们的磁矩全部抵消。
铁氧体磁性材料是由金属氧化物组成的，可用MO。
XFe2O3表示，其中M是二加劲属离子，如：Fe，Mn，Co，Ni，Mg，Ba等，而X可取1，2，3，4，6。
事实上，铁氧磁性材料的自发此话与其中的金属氧化物的自发磁化密切相关。
现以MnO为例说明金属氧化物的间接交换作用，以进一步说明铁氧体材料中的自发磁化。
纳米磁性材料制备方法PPT课件
根据应用需求选择合适的制备方法
高纯度、高性能要求
对环境友好
选择化学制备方法，如溶胶-凝胶法， 可以得到纯度高、粒径均匀的纳米磁 性材料。
选择物理制备方法更为合适，因为这 种方法不涉及化学反应，对环境影响 较小。
大规模生产
选择物理制备方法或化学制备方法均 可，但化学制备方法更具有优势，可 以大规模生产且成本较低。
随着个性化需求的增加，定制化纳米磁性 材料的需求也将增加，制备方法将更加灵 活多样。
对未来研究的展望
新材料探索
寻找具有优异性能的新型纳米 磁性材料，以满足不断发展的
应用需求。
跨学科融合
结合其他领域的技术和方法，如 生物学、化学等，为纳米磁性材 料的制备提供新的思路和途径。
智能化与自动化
利用先进技术实现制备过程的 智能化和自动化，提高生产效 率和产品质量。
利用酶催化制备纳米磁性材料
酶催化制备纳米磁性材料是一种高效、环保 的生物制备方法。该方法利用酶的催化作用 ，通过化学反应制备出具有磁性能的纳米材 料。
酶催化制备纳米磁性材料常用的酶有氧化还 原酶、水解酶、裂合酶等，其中氧化还原酶 最为常用。酶催化制备纳米磁性材料的过程 一般包括酶催化反应、分离纯化等步骤。在 制备过程中，可以通过调节反应条件、优化 酶的筛选和纯化工艺等方法来提高材料的产
化学气相沉积法
化学气相沉积法是一种制备纳米磁性 材料的方法，通过将反应气体在一定 条件下进行化学反应，生成所需的纳 米磁性材料。该方法具有制备温度低、 可控制备薄膜的成分和厚度等优点。
VS
化学气相沉积法的缺点是设备成本高、 反应气体具有毒性或腐蚀性，且制备 过程中需要严格控制反应条件。
液相法制备纳米磁性材料
液相法制备纳米磁性材料是一种常用的方法，通过控制溶液中的反应条件，如温度、pH值、浓度等，使金属离子或化合物在 溶液中发生反应，生成所需的纳米磁性材料。该方法具有操作简单、成本低、可批量生产等优点。
磁性纳米材料Fe3O4空心球的制备与表征
引言二十世纪后期，扫描隧道显微镜的发明，实现了人们亲眼目睹原子世界真实面目的梦想。
从此人们对材料的探索进入了介观领域即非宏观、非微观的中间领域，并形成了一个新的科学研究领域—纳米科学。
由于纳米尺寸物质具有奇特的物理化学性质以及诱人的应用前景，纳米科技己成为21世纪科学与技术研究领域的前沿和主导。
纳米材料又称为纳米结构材料(NanostructuredMaterials)，一般是指在三维空间中至一个维度尺寸在1~100nm之间的材料或由它们作为基本单元构成的材料。
目前，人们已合成了不同尺寸，不同组的零维纳米粒子，并且以此为结构单元使其自组装成为具有奇特电、磁、光等物理性能的超结构材料或器件。
空心微球具有低密度、高比表面的特性,且中空部分可容纳大量客体分子或大尺寸客体,产生一些奇特的基于微观包裹效应的性质, 使得空心微球作为一种新型功能材料有着广阔应用前景。
四氧化三铁纳米粒子在作为微波吸收材料记录材料、磁流体的基本材料、特殊催化剂原料能材料和磁性颜料等方面显示出许多特殊的功能。
由于空心材料具有显著的特点和广阔应用前景，近年来不断有关于Fe3O4空心纳米结构材料的制备的报道:用水热法制备了四氧化三铁空心球[1]；用热解—还原法制备单分散Fe3O4亚微空心球[2]。
其中水热法是一种重要的制备方法，该方法工艺简单，设备便宜，易于批量生产，可直接得到结晶良好的粉体，易得到合适的化学计量比和晶粒形态[1]。
尽管人们在纳米结构材料的合成领域己取得丰硕的成果，但是人们的认识水平还远远没有达到对纳米结构材料的合成实现人为控制的境界。
譬如，对于研究较早的零维纳米粒子，人们己经能够容易的通过不同的物理或化学手段制备出尺寸小于100nm不同组分的纳米粒子，并且深入研究了和纳米粒子分散、聚集有关的诸多因素，然而如何通过调节反应参数对纳米粒子的尺寸，特别是控制成核后生长初期阶段纳米粒子的尺寸仍然是一个长期的挑战。
总之，对纳米结构材料实现理性的合成，并研究其制备方法仍然是人们长期追求的目标之一，它反映了人们在微观层次上改造客观世界的能力。
四氧化三铁——精选推荐
四氧化三铁共沉淀法制备四氧化三铁纳⽶磁性材料引⾔：磁性是物质的基本属性，磁性材料是古⽼⽽⽤途⼗分⼴泛的功能材料。
磁挂材料与信息化、⾃动化、机电⼀体化、国防、国民经济的⽅⽅⾯⾯紧密相关．纳⽶磁性材料是20世纪70年代后逐步产⽣、发展，壮⼤⽽成为最富有竞争⼒与宽⼴应⽤前景的新型磁性材料。
纳⽶磁性材料的特性不同于常规的磁性材料,其原因是与磁相关联的特征物理长度恰好处于纳⽶量级，倒如：磁单畴临界尺⼨，超顺磁性临界尺⼨,交换作⽤长度以及电⼦平均⾃由路程等⼤致上处于l～1OOnm量级,当磁性体的尺⼨与这些特征物理长度相当时就会呈现反常的磁学性质[1]。
磁性纳⽶材料除具有纳⽶材料的⼀般特性外还具有顺磁效应，其中Fe3O4纳⽶晶由于其超顺磁性、⾼表⾯活性等特性，已在磁流体、微波吸收、⽔处理、光催化、⽣物医药、⽣物分离等⽅⾯得到了⼴泛的应⽤，正在成为磁性纳⽶材料的研究热点。
⽬前制备磁性Fe3O4纳⽶晶的主要⽅法有沉淀法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、微乳液法、微波超声法等[2-8]，这⼏种⽅法制得的磁性Fe3O4纳⽶晶在结构和性能⽅⾯都有⼀定的差异，因此在不同领域的应⽤往往要采⽤不同的制备⽅法。
其中共沉淀法即在含有两种或两种以上阳离⼦的可溶性溶液中加⼊适当的沉淀剂,使⾦属离⼦均匀沉淀或结晶出来，再将沉淀物脱⽔或热分解⽽制得纳⽶微粉。
共沉淀法有两种: ⼀种是Massart ⽔解法[9],即将⼀定摩尔⽐的三价铁盐与⼆价铁盐混合液直接加⼊到强碱性⽔溶液中, 铁盐在强碱性⽔溶液中瞬间⽔解结晶形成磁性铁氧体纳⽶粒⼦。
另⼀种为滴定⽔解法[10], 是将稀碱溶液滴加到⼀定摩尔⽐的三价铁盐与⼆价铁盐混合溶液中, 使混合液的pH 值逐渐升⾼, 当达到6～7 时⽔解⽣成磁性Fe3O4纳⽶粒⼦共沉淀⽅法的最⼤优点是设备要求低、成本低、操作简单和反应时间短,便于在实验室内操作。
本⽂主要介绍共沉淀法合成纳⽶Fe3O4及浓度、熟化时间、pH、超声波对纳⽶Fe3O4粒径等性质的影响。
纳米zno 磁
纳米ZnO磁引言纳米ZnO是一种具有广泛应用潜力的半导体材料，其独特的磁性性质使其在磁学领域引起了极大的关注。
本文将深入探讨纳米ZnO的磁性质及其应用，以期对相关研究和应用有更深入的了解。
纳米ZnO的制备方法纳米ZnO可以通过多种方法制备，常见的有物理法、化学法和生物法。
下面将对几种常见的制备方法进行简要介绍。
物理法1.热蒸发法：通过在高温下将金属Zn蒸发，然后在基底上沉积形成纳米ZnO。
2.溅射法：利用高能离子轰击金属Zn目标，将Zn原子扔出并沉积在基底上形成纳米ZnO。
化学法1.水热法：将金属Zn与水和氧化剂在高温高压条件下反应，生成纳米ZnO。
2.水热合成法：将阳离子和阴离子反应生成沉淀，然后通过煅烧得到纳米ZnO。
生物法利用生物模板，如细菌、酵母等，将纳米ZnO沉积在其表面形成纳米结构。
纳米ZnO的磁性质纳米ZnO磁性的产生与其表面缺陷、晶格结构、掺杂等因素密切相关。
下面将从这些方面对纳米ZnO的磁性质进行探讨。
纳米ZnO表面的缺陷对其磁性有着重要影响。
表面缺陷可以提供未配对自旋，从而产生磁性。
例如，氧空位和氧缺陷可以引入未配对自旋，并通过超交换相互作用来决定纳米ZnO的磁性。
晶格结构纳米ZnO的晶体结构也对其磁性质起着重要作用。
晶格缺陷和晶格畸变可以导致自旋偏转和自旋翻转，从而产生磁性。
此外，纳米ZnO的晶粒大小和形状也会影响其磁性。
掺杂通过掺杂一定量的过渡金属、稀土元素等，可以有效改变纳米ZnO的磁性。
例如，Co、Ni等过渡金属的掺杂可以引入自旋极化，从而增强纳米ZnO的磁性。
纳米ZnO的应用纳米ZnO具有独特的磁性质，因此在多个领域有着广泛的应用前景。
磁存储利用纳米ZnO的磁性质，可以实现高密度、高速率的磁存储器件。
纳米ZnO的小尺寸和可调控的磁性使其成为理想的磁存储介质。
磁共振成像纳米ZnO具有优良的磁共振成像性能，可用于生物医学领域的磁共振成像。
其高信噪比和对比度使其成为生物组织的理想成像材料。
纳米材料制备方法
CH
CH 2
R CH 2 CH
CH 2
聚异丁烯
烃化反应
CH CO O
CH CO
CH 3 CO N H ( C H 2 C H 2 N H ) n H
CHR
CH 2 CO
CCHHCCH 2H
CHCO
2 CH OCO
CHR CHCO
CH 3C(C2OHH3 ) 180~200℃
O
C(C2OHH4 ) 180~220℃
采用低温沉淀方法（降低温度不但可以相应提高反应物过饱和度，
同时也增加了介质的粘度，而粘度又可决定粒子在介质中的扩散速率， 所以通常在某一适当温度时晶核生长速率为极大 ）；
在极低浓度下完成沉淀反应（在浓度约0.1~1 mmol/L时，过饱
和度足以引起大量晶核形成，但晶核的生长却受到溶液中反应物浓度的 限制。在浓度稍大时，晶核的形成量并不增加很多，但有较多的物质可 用于晶核的生长，易形成大颗粒沉淀 ）；
速减小，使晶核生长速率变慢，这就有利于胶体的形成；
②当(c-s)/s值较小时，晶核形成得较少，(c-s)值也相应地降低较慢
，但相对来说，晶核生长就快了，有s值极小，晶核的形成数目虽少，但晶核生长速率也非
常慢，此时有利于纳米微粒的形成。
精选ppt
6
N0.3 沉淀法制备纳米材料技巧
精选ppt
5
N0.2 沉淀制备法制备条件分析
成核速率：rN =
kc s
–
( s为溶解度，c-s为过饱和度）
晶核生长速率: rG =
Ds d
– （c-s） (D为粒子的扩散系
数,d为粒子的表面积,δ为粒子δ的扩散层厚度)
由上二式可知：
①假定开始时 (c-s)/s值很大，形成的晶核很多，因而(c-s)值就会迅
纳米磁性材料的制备与性能表征技术研究
纳米磁性材料的制备与性能表征技术研究近年来，纳米磁性材料因其独特的物理和化学性质，在材料科学与工程领域引起了广泛的关注。
纳米磁性材料由于其体积和形状等能带来的与常规尺寸材料不同的特性，使其在磁记录、生物医学、传感器、电子器件等领域具有广泛的应用潜力。
然而，纳米磁性材料的制备和性能表征技术一直是研究的热点和挑战。
一、纳米磁性材料的制备技术纳米磁性材料的制备技术可以大致分为物理、化学和生物方法。
物理方法包括溅射、热蒸发、磁性控制等，化学方法包括溶胶凝胶、扩散、水热法等，生物方法则是利用生物体的自组装能力来制备纳米磁性材料。
这些方法各有优缺点，具体应用要根据需求和研究目的来选择。
以化学方法为例，常用的制备纳米磁性材料的技术有共沉淀法、水热法和溶胶凝胶法。
共沉淀法是将金属盐和沉淀剂同时加入溶液中，通过化学反应从溶液中沉淀出所需的纳米磁性材料。
水热法则是通过在高温高压的水热条件下进行化学反应来制备纳米磁性材料。
溶胶凝胶法则是将溶液中的金属离子利用凝胶剂形成凝胶，然后经过干燥和热处理得到纳米磁性材料。
二、纳米磁性材料的性能表征技术纳米磁性材料的性能表征技术包括结构表征、磁性能表征和物理化学性质表征。
结构表征主要是通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等技术来观察和分析纳米磁性材料的形貌、尺寸和晶格结构等信息。
磁性能表征则是通过磁化曲线测量、霍尔效应测量和交流磁化测量等手段来研究纳米磁性材料的磁化行为和磁学性质。
物理化学性质表征则是通过热重分析（TGA）、表面积测定（BET）、光学光谱分析等技术来研究纳米磁性材料的热学和光学性质。
在纳米磁性材料的研究中，还涌现出了一些新的表征技术，如高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、X射线光电子能谱（XPS）和磁力显微镜（MFM）等。
这些技术的应用不仅能提供更加细致的材料结构和性能信息，还可以研究纳米磁性材料的局域磁性和拓扑结构等特性。
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法主要包括：物理法和化学法两大类。
（１）物理法：放电爆炸法、机械合金化法、严重塑性变形法、惰性气体蒸发法、等离子蒸发法、电子束法、激光束法等。
（２）化学法：气相燃烧合成法、气相还原法、等离子化学气相沉积法、溶胶一凝胶法、共沉淀法、碳化法、微乳液法、络合物分解法等。
纳米微粒和纳米材料具有广阔的应用前景，它的应用领域包括化工、机械、生物工程、电子、航天、陶瓷等方面。
（１）纳米微粒用作催化剂。
聚合型马来酰亚胺树脂材料在军工、民用行业得到广泛应用，它性能优良，被认为是最有发展前途的树脂基体。
纳米ＴｉＯ２可作为Ｎ—苯基马来酰亚胺聚合反应的催化剂。
（２）纳米微粒可提高陶瓷塑性。
纳米ＴｉＯ２与其它金属氧化物纳米晶一起可组成具有优良力学性能的各种新型复合陶瓷材料，在开发超塑性陶瓷材料方面具有诱人的前景。
（３）纳米微粒用作润滑油添加剂，可大大减轻摩擦件之间的磨损。
把平均粒径小于１０ｎｍ的金刚石微粒（ＮＭＤ）均匀加入Ｃｕ１０Ｓｎ合金基体中，干滑动摩擦试验结果表明：在载荷７８Ｎ、滑动速率低于１.６ｍ／ｓ时，Ｃｕ１０Ｓｎ２ＮＭＤ复合材料的摩擦因数稳定在０.１９左右，远低于基体Ｃｕ１０Ｓｎ合金（μ＝０.３１～０.３８）。
而且Ｃｕ１０Ｓｎ合金在摩擦过程中产生较大的噪音，摩擦过程不平稳，而Ｃｕ１０Ｓｎ２ＮＭＤ复合材料摩擦过程非常平稳，噪音很低，并且在摩擦副的表面形成了部分连续的固体润滑膜。
（４）纳米颗粒用于生物传感器。
葡萄糖生物传感器在临床医学、食品工业等方面都有重要的用途。
将金、银、铜等纳米颗粒引入葡萄糖氧化酶膜层中，由此制得的生物传感器体积小，电极响应快、灵敏度高。
（５）纳米复合材料。
采用溶胶—凝胶法可制备出聚酰亚胺／二氧化硅纳米复合材料。
（６）纳米微晶应用于磁性材料中，可制备出高效电子元件和高密度信息贮存器。
纳米材料人们将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围（小于100nm）的材料广义定义为"纳米材料"或"纳米结构材料"（nanostructured materials）。
磁性材料常用的表征手段
目录摘要 (2)一、磁性材料的认识 (2)二、磁性材料的分类 (2)三、纳米性材料的制备 (3)（一）纳米磁性材料的制备方法一般分为两类 (3)（二）另一类分类法 (3)（三）由上而下 (3)（四）由下到上，即从原子，分子开始生长 (3)四、磁性材料的制备 (5)1 磁性纳米粒子制备磁性液体的方法 (5)2 磁流体的制备方法 (5)3、磁性微粒的制备方法 (6)4纳米磁性微晶的制备方法 (7)5 纳米磁性结构复合材料的制备方法 (7)参考文献 (8)磁性材料的制备和测量手段摘要本文主要阐述对磁性材料的认识，发展史以及磁性材料的的一些简单分类。
其次对磁性材料的制备方法做了一些详细的说明，介绍了几种常见磁性材料的制备；比如纳米性磁性材料，晶体材料，非晶体材料等。
In this paper Understanding of magnetic material, the purpose of this article is the history and some of the simple classification of magnetic materials. Secondly the preparation methods of magnetic materials made some detailed instructions. The preparation of several common magnetic materials is introduced, such as nanometer magnetic material, crystal materials, amorphous materials.关键词磁性材料纳米磁性材料制备方法一磁性材料的认识中国是世界上最先发现物质磁性现象和应用磁性材料的国家。
早在战国时期就有关于天然磁性材料（如磁铁矿）的记载。
11世纪就发明了制造人工永磁材料的方法。
纳米材料化学
纳米材料化学纳米材料是指在纳米尺度下具有特殊功能和特性的材料。
纳米材料具有较大的比表面积、较短的扩散距离和较独特的量子效应，使其在催化、电子、磁性、光学和生物方面具有广阔的应用前景。
纳米材料化学研究主要涉及纳米材料的合成、性质与结构以及应用等方面。
纳米材料的合成是纳米材料化学研究的重要内容之一。
合成方法主要分为物理方法和化学方法两类。
物理方法主要包括溅射、蒸发、球磨和剪切等，其中蒸发是一种常见的纳米材料制备方法，通过控制材料的蒸发速度和环境条件，使其形成纳米尺度的颗粒。
而化学方法则通过溶液中的化学反应合成纳米材料，常见的化学合成方法有溶剂热、溶胶凝胶、电化学和流动反应等。
这些合成方法能够制备出不同形态和尺寸的纳米材料，如纳米颗粒、纳米线、纳米片等。
纳米材料的性质与结构是纳米材料化学研究的重点之一。
由于纳米材料具有较大的比表面积和较短的扩散距离，使其具有许多传统材料所不具备的性质。
比如，纳米材料具有高强度、高硬度和高韧性等。
同时，纳米材料还具有较好的导电性、光学性能和磁性能，具有广泛的应用潜力。
纳米材料的结构也十分重要，例如纳米粒子的形状、尺寸和表面分子有助于调节其光学、电子和催化性能。
纳米材料化学的应用涉及到许多领域。
在催化领域，纳米材料的高比表面积和独特的化学性质，使其成为催化剂的理想选择。
例如纳米金属和纳米氧化物等材料在催化反应中具有较高的催化活性和选择性。
在电子领域，纳米材料的导电性能使其成为电子器件的重要组成部分。
例如纳米金属和纳米半导体材料在纳米电子器件中具有重要应用。
在磁性领域，纳米磁性材料具有优异的磁性和磁体性能，广泛应用于磁性存储、磁性传感器和磁共振成像等。
总之，纳米材料化学是一个充满挑战和机遇的领域。
通过合成、性质与结构研究，以及应用开发，我们可以更好地理解和利用纳米材料在各个领域中的潜力，为人类社会的发展做出更大的贡献。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
设计一种新的制备方法，这本身 就是重要的创造性工作。许多重 要材料的发现就是从新的制备方 法开始的。因此，本章介绍的内 容只是引导入门，工作中应开阔 思路，举一反三，有自己的创新。 比如：
这是利用单晶解理面小角切面的晶面台 阶制备一维纳米丝
致
谢
讲义中引用了卢柯研究员，李发伸教 授，张立德教授，翟宏如教授，成昭 华研究员，韩秀峰研究员，阎明朗博 士，吴光恒研究员，蒋致诚教授, 沈 健博士，张信义博士，马跃博士等的 研究结果，照片或图表，在此一并致 谢。
径迹蚀刻高聚物模板
核裂变碎片辐照使高分子聚酯或聚 碳酸酯薄膜产生损伤性凹坑，再经化 学处理而形成分布随机，孔径均匀的 圆柱形纳米模板。这类模板的最小孔 径为10纳米。由于核辐照有发散性， 并不能保证孔与模板面的垂直。
分子筛型有序模板
前面曾提到表面活性剂高聚物，一端亲水， 一端亲油。当加到有无机前驱物的溶液中时， 亲油端会因水的排斥而浮到水面，表面活性剂 浓度增加到使水面上的亲油端饱和后，亲油端 只能在溶液内聚集成胶束，胶束内为亲油端， 胶束外为亲水端，以降低能量。胶束可形成球 状，柱状，层状的周期性排列。胶束之间为有 无机前驱物的溶液所包围。对此进行干燥以去 除溶液水，再加热烧去有机物，则形成由无机 壁构成的介孔分子筛。也可以当成模板。
四
纳米磁性材料的制备方法
纳米磁性材料制备方法分类
纳米磁性材料可以表现在多个层次上，即 零维的磁性纳米粒子； 一维的磁性纳米丝； 二维的磁性纳米膜； 块状的磁性纳米粒子复合物。
纳米材料的制备方法可分为两大类： 1. 由上到下，即由大到小，将块材破碎成纳 米粒子，或将大面积刻蚀成纳米图形等。 2. 由下到上，即由小到大，将原子，分子按 需要生长成纳米颗粒，纳米丝，纳米膜或 纳米粒子复合物等。
用溶胶凝胶法制备ZrO一维纳米线列阵： 10克氧氯化锆+50ml乙醇搅拌，加入6mol/l的HCl 调至PH=2.搅拌10小时再陈化24小时得溶胶。浸入 一维纳米线的制备模扳后取出，干燥1小时，再在 500度恒温4小时，即可得ZrO一维纳米线列阵。 用溶胶凝胶法制备Zn铁氧体与α-Fe2O3隧穿颗粒膜： 以柠檬酸为络合物，去离子水为溶剂，ZnO 和 Fe(NO3)3.9H2O为原料，配置成溶胶后在70度恒温 形成凝胶和干凝胶，1100度预烧4小时，粉碎并在 1000kg/cm2下压片，再1400度热处理2.5小时可得以 α-Fe2O3为隧穿势垒的半金属Zn铁氧体的隧穿颗粒膜
气相凝聚法
在充有惰性气体的真空 室，将金属加热蒸发成 原子雾与惰性气体碰撞 失去动能，在液氮冷却 的棒上沉淀，将此粉末 刮下收集。
雾化法
雾化法指真空中金属熔体流束在四周环形 超声气流等的冲击下分散成雾化的，微小的 液滴，再在冷却的底板或收集器上凝固成纳 米粒子。这是规模生产金属纳米粒子的有效 方法。超声喷嘴的设计是重要的。
碳纳米管模板法
以碳纳米管本身作为碳源而参与反应，形成 原碳纳米管为基本形状的一维实心纳米线。 这种方法尚没有用于磁性材料纳米线制备。
二次阳极氧化法制备Al2O3模板
将厚度为0.5mm以下的高纯 铝片作500度真空退火2小时 并作电化学抛光处理。以此 作电极在H2SO4或H2C2O4电 解液中作恒温恒压阳极氧化 十余小时，再在6wt%H2PO4 和1.8wt%H2CrO4混合液中将 形成的氧化膜层完全溶解。 对此铝片用同样的条件作二 次阳极氧化2-4小时，可得如 图所示的模板。
蒸发法
蒸发法指在低压的惰性气体中加热金属，形 成金属蒸汽。再将金属蒸汽凝固在冷冻的底板 上形成纳米粒子，或在其他单晶，多晶底板上 形成纳米薄膜。按加热金属的方法可分为： 电子束加热（如分子束外延MBE）, 激光束加热PLD， 电阻丝或电阻片加热等。
分子束外延设备
MBE/SPM/MOKE/Mö ssbauer Spectrometer
2nd contact
截面观察
Treated surface
50 m
从表面到内部，位错密度逐步减少
将大晶粒切割成纳米晶粒的 是位错墙
b
c
c
b
2 nm
b
由上到下，刻蚀法。
将大面积的薄膜用化学， 电子束，离子束刻蚀，甚 至在扫描隧道显微镜等设 备下用原子搬运的方法制 备纳米点，纳米线或其他 纳米图形。
进一步制备双通模板
将上述模板在 20%HCl和 0.1MCuCl2混合 液中去除剩余的 铝，再用 5wt%H2PO4去除 底部密实的氧化 铝障碍层，则可 得如图所示的双 通模板。
这是一个实际控制孔径尺寸的条件
自组装为六角密排有序列阵的机理
氧化初期形成致密氧化层---障 碍层，一定条件下其厚度不变。 其后的阳极氧化是靠电场作用下 的离子扩散。由于氧化铝的体积 大于铝的体积，较厚的氧化层内 体积膨胀产生较大的应力。在电 场，应力和酸性介质的共同作用 下，氧化膜的薄弱点发生选择性 溶解破坏，形成多孔结构，应力 的均匀作用使孔按六角密排自组 装时能量最低。 目前的进展显然还难以真正应用于产业化
这里是另一种分类法，实际工作中会有更多创造变化。
下面介绍一些具体实例
由上到下，机械破碎法
用高能球磨，超声波或气流粉碎等机械方法， 可以将微粉制备成纳米粒子。对难熔金属或不 能进行化学反应的材料，机械法较实用。缺点 是粒度分级难，表面污染重。 用高能球橦击金属材料表面，可使表面纳米 化，提高抗磨损，抗腐蚀能力，而且表面与体 材料为同一材料，没有表层剥落问题。 此法机理主要是产生大量缺陷，位错，发展 成交错的位错墙，将大晶粒切割成纳米晶。
金属有机化学气相淀积 (MOCVD)
将金属有机物汽化后混合 引入真空反应室，在热的作 用下诱发气相反应，有机物 分解，形成金属纳米粒子或 薄膜，如有氧气氛存在，则 可形成金属氧化物。常用的 金属有机物是 M-(tmhd)2,3 M-(thd) 等。
(有机部分 -(thd) 是四甲基-庚烷酮)
将磁性纳米粒子制备成 磁性液体的方法
机械法表面纳米化
sample
•Localized severe plastic deformation •Repeated Multi-directional Loading
P
Vacuum Sample
P
v
P2
P1 P1
P2
Vibration generator
1st contact 每一次撞击产生一组位错
纳米磁性粒子通过表面活化剂与单克隆抗 体，酶，药物，基因结合，称为磁性微球，
一维磁性纳米丝
这是近年来发展很快的研究内容，制 备纳米丝列阵的方法一般先要制备圆柱 形列阵孔的模板，在这些模板孔中可以 用物理制膜（溅射，蒸发等），化学制 膜（MOCVD法, 溶胶凝胶法，共沉淀法 等）获得相当均匀的各类材料,如单晶， 多晶，多层膜等一维纳米丝列阵。而制 NiFe丝 备模板的方法也有多种，如径迹蚀刻高 聚物模板，分子筛胶束型模板，碳纳米 管模板等，但以阳极氧化铝模板法为最 普遍。 下面介绍模板制备方法 Co单晶丝
磁学是一门既古老又年轻的学科
磁性是从宇宙天体到基本粒子普存的学科
磁学是与国民经济密切相关的学科 磁学内容是不断与诺贝尔奖得主结缘的学科
在磁学方面有重大贡献的诺贝尔奖得主
1902 年 度 1902 年 度 1903 年 度 1903 年 度 1911 年 度 1921 年 度 1922 年 度 1932 年 度 1943 年 度 1944 年 度 1945 年 度 1952 年 度 1952 年 度 1955 年 度 1961 年 度
LED/AES
Mö ssbauer Spectrometer
MOKE
RHEED
VT-SPM
MBE/EBE
Mn纳米点
在Si(111)7X7 基底上用MBE 生长的0.21ML 的Mn纳米点, 可见到Mn纳米 点自组装于有 层错的位置。 （30x30nm2）
溅射法
溅射法是目前制备纳米薄膜使用最普遍的 方法之一。是在充氩的真空室中，以所需金 属靶材为阴极，薄膜底板为阳极，，两极间 辉光放电形成的氩离子在电场作用下冲击阴 极靶材，将其溅射到底板上形成薄膜。 在第二章已有详细介绍，在此不多重复。
这是常用于微电子的光刻机
离子束刻蚀机
刻蚀法生产的GMR磁头，长度仅为50纳米
可用于原子搬运之类工作的是SPM类， 如扫描隧道电镜，原子力显微镜等。
由下到上，即从原子，分子开始生长。
如在制备过程中不产生化学反应，就
称物理法。常用的有雾化法，溅射法， 蒸发法，非晶晶化法等。 如在制备过程中产生化学反应的就称 为化学法，常用的有金属有机化学气相 沉积法(MOCVD)，溶胶-凝胶法(sol-gel)， 水热法，共沉淀法等。
多层膜加退火制备纳米颗粒膜
垂直磁记录介质颗粒膜制备
5纳米颗粒的电子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ微镜结果
化学法： 溶胶凝胶法(sol-gel)
溶胶凝胶法是20世纪60年代发展起来的制备 玻璃陶瓷的新工艺。现常用于制备纳米粒子。 基本原理是将金属醇盐或无机盐在一定溶剂和 条件下控制水解，不产生沉淀而形成溶胶。然 后将溶质缩聚凝胶化，内部形成三位网络结构， 再将凝胶干燥焙烧，去除有机成分，最后得到 所需的纳米粉末材料，如将溶胶附著在底板上， 则可得纳米薄膜。 金属醇盐是金属与乙醇反应生成的M-O-C键 的有机金属化合物M(OR)n，M是金属，R是烷 基或丙烯基。易水解。
溅射制备的多层膜截面高分辨电镜观察。
这是用于制备磁性隧道结的多靶溅射台
块状纳米晶软磁制备的非晶晶化法 前提是先有非晶态薄带或薄膜， 再控制退火条件，使其晶化成纳米 尺度的纳米晶。如对非晶态软磁合 金FeSiB中加入Nb,Cu,控制了晶化过 程中的成核和晶粒长大，是易于大 量生产纳米软磁的重要方法。 非晶态制备，是将熔态金属以每 秒一百万度的速度快速降温，阻止 其晶化而获得。