纳米金属氧化物的制备及应用研究的若干进展(3)

第2期汪 信等:纳米金属氧化物的制备及应用研究的若干进展#215#方法的应用范围。此外,不同于共沉淀法,各金属元素在制备过程中不损失,而且不会引入外来杂质,因此产物的各组分含量可以通过控制原料的加入量得到精确控制。另外,该方法生产设备简单、操作方便、生产周期短,是一种较理想的制备混合或复合氧化物纳米材料的方法。采用这种方法,已成功地制备了一系列六角晶型、尖晶石型铁氧体以及La2O3、Fe2O3、Y2O3及其混合氧化物的纳米晶材料[3~12]。

2 复合氧化物纳米晶的性质及应用

2.1 氧化物纳米晶的光谱性质

纳米晶的光谱性质有其特殊性。红外吸收谱研究表明,随着晶粒尺寸的减小,红外吸收峰趋于宽化。这是随着粒径减小,纳米晶的比表面积增大,表面原子所占比例增大,由于界面原子与内层原子的差异导致了红外吸收峰的宽化。此外,由于纳米晶的表面存在大量断键,产生的离域电子在表面和体相之间重新分配,使该区域的力常数增大,键的强度增大,从而导致红外区的吸收频率上升,

红外吸收峰发生蓝移。

2.2 氧化物纳米晶的磁性质和吸波特性

纳米铁氧体的磁性质研究表明,六角晶系铁

氧体的磁性质也与晶粒尺寸有关。当粒径小于

10nm时呈现超顺磁特性。当粒径小于30~50nm

时,材料的矫顽力Hc和剩余磁化率mr随粒径的

减小而迅速下降;粒径在50~200nm之间时,Hc

和mr均达到最大值,具有单畴颗粒特性。当粒

径继续增大时,铁氧体颗粒由单畴向多畴转变,

Hc和mr随粒径增大而缓慢下降;此外,材料的

磁性质还与掺杂元素的种类和含量有关。图2是

CoTi掺杂的M型钡铁氧体的矫顽力Hc随掺杂

量及热处理温度的变化关系。

纳米材料的电磁特性研究表明,六角晶系铁图2 纳米BaFe12-2xCoxTixO19矫顽力与掺杂量

及热处理温度的关系

氧体纳米晶具有优良的电磁波吸收特性。在测试Fig.2 CoercivityHcofnanostructuredBaFe12-2x频率范围8~12GHz内,吸收达到20dB以上。由CoxTixO19versusCocontentandcalcining于采用硬脂酸合成的铁氧体纳米晶粒度均匀、粒temperature

径小、比表面积大,可与其它树脂形成良好的纳米

复合材料,还可以通过改变掺杂元素的种类和含量方便地调节材料的电磁参数进而拓宽材料的吸波范围,这类材料可望被用作高效宽频谱的吸波剂而在国防工业和日常生活中发挥重要应用。图3是纳米(Zn1-xCox)2-W型铁氧体的电磁参数随Co掺杂量的不同的变化关系。

2.3 氧化物纳米晶的催化性质

我们还首次发现了Na+掺杂的纳米TiO2对一些聚合反应具有明显的催化作用[15,16]。例如,在纳米TiO2的催化作用下,双马来酰亚胺的固化温度降低40~50e,而玻璃化转变温度可以提高50e。纳米TiO2还对马来酸酐的均聚具有催化作用,在其催化下可以得到端基无苯环的聚马来酸酐。此外,纳米TiO2制备方法的不同,其催化活性也不一样。表1列出了不