CN101367647B - 镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法 - Google Patents

镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101367647B
CN101367647B CN200810151028XA CN200810151028A CN101367647B CN 101367647 B CN101367647 B CN 101367647B CN 200810151028X A CN200810151028X A CN 200810151028XA CN 200810151028 A CN200810151028 A CN 200810151028A CN 101367647 B CN101367647 B CN 101367647B
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
nitrate
lanthanum
barium ferrite
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200810151028XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101367647A (zh
Inventor
黄英
杨永峰
齐暑华
李玉青
黄飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN200810151028XA priority Critical patent/CN101367647B/zh
Publication of CN101367647A publication Critical patent/CN101367647A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101367647B publication Critical patent/CN101367647B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法，技术特征在于：其特征在于配方如下：乙二醇1.48～1.60g/100ml、柠檬酸2.51～2.71g/100ml、硝酸铁1.74g/100ml、硝酸钡0.125g/100ml和硝酸镧0.03～0.125g/100ml。制备方法是以硝酸铁、硝酸钡、硝酸镧等为原料利用溶胶—凝胶法来制备镧掺杂纳米钡铁氧体的前驱体；以洁净的二氧化硅为基片，硝酸铁、硝酸钡、硝酸镧为主盐，柠檬酸为络合剂，乙二醇为助络合剂，采用浸渍-提拉法进行制膜。本方法的优点是：工艺流程简单、成本低；便于在各种不同形状的基底上制备薄膜，得到高纯度的镧掺杂钡铁氧体纳米薄膜，薄膜可用于制备磁记录材料、吸波材料。

Description

镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法，主要以硝酸铁、硝酸钡、硝酸镧等为原料利用溶胶—凝胶法来制备镧掺杂纳米钡铁氧体的前驱体；以洁净的二氧化硅为基片，硝酸铁、硝酸钡、硝酸镧为主盐，柠檬酸为络合剂，乙二醇为助络合剂，采用浸渍-提拉法进行制膜。
背景技术
目前对纳米钡铁氧体材料的研究表明，该材料存在吸波性能不理想、吸波频段有待进一步拓宽的问题。稀土元素具有丰富的f层电子，其化合物本身就是具有优良磁性能的吸波材料，因而稀土元素的掺入，必然会对钡铁氧体的整个体系吸波性能的改善发挥较大的作用。目前，已有文献报道利用稀土元素的掺入来制备纳米钡铁氧体粉体，但对纳米钡铁氧体吸波性能的改善作用并不理想。由于纳米钡铁氧体薄膜在垂直磁记录、微波器件以及磁光存储方面诱人的应用前景，因而目前已有文献报道利用溅射沉积、化学气相沉积来制备纳米钡铁氧体薄膜。
纳米薄膜有多种制备方法，主要可分为物理方法和化学方法两大类。其中经常使用的物理方法包括粒子束溅射沉积、磁控溅射沉积，以及新近出现的低能团簇束沉积法；化学方法包括(有机金属化合物)化学气相沉积(MOCVD)法、电沉积法、热解法和溶胶-凝胶法等。目前，国内外对稀土元素掺杂钡铁氧体的报道较少，且大部分报道集中在粉体材料及其制备上。有关镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其利用溶胶—凝胶法来制备的研究尚未见报道。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法，一种厚度均匀、表面形貌优良、结合力好的镧掺杂钡铁氧体纳米薄膜及其制备方法。
技术方案
本发明的基本思想是：一般当稀土元素加入时，由于稀土离子半径比较大，取代部分铁氧体中的离子半径小的元素，使晶格常数变大，从而出现晶格畸变，提高物理活性，提高介电损耗和涡流损耗。因此，稀土元素——镧的掺入，必然会对钡铁氧体的整个体系及吸波性能的改善起到较大的作用，是纳米铁氧体吸收剂改性的重要途径之一。
本发明研制的镧掺杂钡铁氧体纳米薄膜及其制备方法，是在石英基片上制备晶态纳米钡铁氧体薄膜，通过制备工艺的优化，得到高纯度的镧掺杂钡铁氧体纳米薄膜，薄膜可用于制备磁记录材料、吸波材料。
一种镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜，其特征在于配方如下：乙二醇1.48～1.60g/100ml、柠檬酸2.51～2.71g/100ml、硝酸铁1.74g/100ml、硝酸钡0.125g/100ml和硝酸镧0.03～0.125g/100ml。
一种制备所述的镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1、将主盐硝酸钡和硝酸镧放入A容器中，加入蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
步骤2、将主盐硝酸铁放入B容器中，加入蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
步骤3、将柠檬酸加入B容器中，搅拌至完全溶解；
步骤4、将A容器中的物质加入B容器中，搅拌5min；缓慢加入乙二醇，继续搅拌并使温度控制在70～80℃之间，缓慢蒸发以得到粘度适宜的溶胶；
步骤5、将二氧化硅基片放入溶胶中浸泡，采用浸渍-提拉法涂膜了；以2～2.5mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成溶胶膜，在干燥空气中放置后转变成凝胶膜；
步骤6、在400℃将步骤5得到的薄膜进行预烧；
步骤7、不断重复10到15次步骤5和步骤6，直至达到所需的厚度；
步骤8、将步骤7得到的薄膜在900℃进行焙烧，即得到镧掺杂钡铁氧体薄膜。
有益效果
本发明研制的镧掺杂钡铁氧体薄膜的特点在于(1)镧元素完全进入到了钡铁氧体的晶格中，使半径较大的稀土元素扩大钡铁氧体的晶格尺寸，从而增加铁氧体薄膜的吸波性能；(2)通过不同比例镧的掺杂可以调整稀土掺杂钡铁氧体薄膜的磁性能，即调整其矫顽力和饱和磁化强度；(3)通过不同比例镧的掺杂可以调整镧掺杂钡铁氧体薄膜的吸波性能，即调整其损耗正切值的吸收峰的高度和宽度。
该法主要有三点优点：第一，工艺流程简单、成本低，对生产设备要求不高。第二，便于在各种不同形状的基底上制备薄膜，甚至可以在粉末材料的颗粒表面制备一层包覆膜，可在较大尺寸的基片上成膜；第三，易制得均匀的多组分氧化物膜，易于定量掺杂，可以有效地控制薄膜成分及微观结构。
附图说明
图1：BaLaxFe12-xO19薄膜的XRD图谱
图2：镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜的FESEM图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
实施例1：
本实验是制备比例为La/Ba＝0.2的稀土镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜，具体步骤如下：
1、将硝酸钡(0.5g)和硝酸镧(0.1243g)放入A烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
2、将主盐硝酸铁(6.956g)放入B烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
3、将柠檬酸(10.252g)加入B烧杯中，搅拌至完全溶解；
4、将A烧杯中加入B烧杯中，搅拌5min；缓慢加入乙二醇(5.44ml)，继续搅拌并使温度控制在70℃之间，缓慢蒸发以得到溶胶；
5、将二氧化硅基片放入溶胶中浸泡，采用浸渍-提拉法涂膜了；以2mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成溶胶膜，在干燥空气中放置后转变成凝胶膜；
6、在400℃将5得到的薄膜进行预烧；
7、不断重复10次步骤5和步骤6，直至达到所需的厚度；
8、将步骤7得到的薄膜在900℃进行焙烧，即得到镧掺杂钡铁氧体薄膜，即BaLa0.2Fe11.8O19薄膜。
实施例2：
本实验是制备比例为La/Ba＝0.4的稀土镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜，具体步骤如下：
1、将硝酸钡(0.5g)和硝酸镧(0.2486g)放入A烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
2、将主盐硝酸铁(6.956g)放入B烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
3、将柠檬酸(10.453g)加入B烧杯中，搅拌至完全溶解；
4、将A烧杯中加入B烧杯中，搅拌5min；缓慢加入乙二醇(5.55ml)，继续搅拌并使温度控制在80℃之间，缓慢蒸发以得到粘度适宜的溶胶；
5、将二氧化硅基片放入溶胶中浸泡，采用浸渍-提拉法涂膜了；以2.5mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成溶胶膜，在干燥空气中放置后转变成凝胶膜；
6、在400℃将5得到的薄膜进行预烧；
7、不断重复15次步骤5和步骤6，直至达到所需的厚度；
8、将步骤7得到的薄膜在900℃进行焙烧，即得到镧掺杂钡铁氧体薄膜，即BaLa0.4Fe11.6O19薄膜。
实施例3：
本实施例是制备比例为La/Ba＝0.6的稀土镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜，具体步骤如下：
1、将硝酸钡(0.5g)和硝酸镧(0.3729g)放入A烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
2、将主盐硝酸铁(6.956g)放入B烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
3、将柠檬酸(10.654g)加入B烧杯中，搅拌至完全溶解；
4、将A烧杯中加入B烧杯中，搅拌5min；缓慢加入乙二醇(5.65ml)，继续搅拌并使温度控制在75℃之间，缓慢蒸发以得到粘度适宜的溶胶；
5、将二氧化硅基片放入溶胶中浸泡，采用浸渍-提拉法涂膜了；以2.3mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成溶胶膜，在干燥空气中放置后转变成凝胶膜；
6、在400℃将步骤5得到的薄膜进行预烧；
7、不断重复10次步骤5和步骤6，直至达到所需的厚度；
8、将步骤7得到的薄膜在900℃进行焙烧，即得到镧掺杂钡铁氧体薄膜，即BaLa0.6Fe11.4O19薄膜。
实施例4：
本实施例是制备比例为La/Ba＝0.8的稀土镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜，具体步骤如下：
1、将硝酸钡(0.5g)和硝酸镧(0.4972g)放入A烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
2、将主盐硝酸铁(6.956g)放入B烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
3、将柠檬酸(10.855g)加入B烧杯中，搅拌至完全溶解；
4、将A烧杯中加入B烧杯中，搅拌5min；缓慢加入乙二醇(5.76ml)，继续搅拌并使温度控制在70～80℃之间，缓慢蒸发以得到粘度适宜的溶胶；
5、将二氧化硅基片放入溶胶中浸泡，采用浸渍-提拉法涂膜了；以2.5mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成溶胶膜，在干燥空气中放置后转变成凝胶膜；；
6、在400℃将步骤5得到的薄膜进行预烧；
7、不断重复15次步骤5和步骤6，直至达到所需的厚度；
8、将步骤7得到的薄膜在900℃进行焙烧，即得到镧掺杂钡铁氧体薄膜，即BaLa0.8Fe11.2O19薄膜。
根据以下检测结果可以看出本发明研制的镧掺杂钡铁氧体薄膜的特点：
图1为不同比例的镧掺杂钡铁氧体薄膜的X-射线衍射图谱中，其中各谱线的位置、强度都较相似，为BaFe12O19型的晶型。从上述5个样品的XRD中，未看出La化合物的特征峰，说明La元素完全渗透到BaFe12O19的晶格中，而不是作为单独的化合物和钡铁氧体混合在一起。说明采用溶胶-凝胶法不会使钡铁氧体晶体在烧结过程中偏析出杂质，也不能改变钡铁氧体的磁铅石结构。
对所得样品采用X-射线能谱仪(EDS)进行X射线能谱分析，结果如表1所示。
表1不同比例La掺杂钡铁氧体薄膜的X射线能谱分析数据
Figure G200810151028XD00071
X射线能谱图谱中有镧，说明镧已经掺杂进入钡铁氧体薄膜内。通过掺杂不同比例镧的钡铁氧体薄膜的EDS测试得出，随着掺杂La比例的增加，镧的量也在增加。
图2为镧掺杂钡铁氧体的场发射扫描电镜(FESEM)图。可以看出，薄膜表面比较致密，由呈圆棒状的晶体颗粒堆垛而成，直径为30～60nm，长径比为1.5～2.5，晶粒度分布较均匀，颗粒较圆滑。
镧掺杂钡铁氧体薄膜中保持其它组分不变的条件下，改变La离子的浓度，对所制得的薄膜的磁性能进行研究，结果如表2所示。
表2BaLaxFe12-xO19薄膜的磁性能
Figure G200810151028XD00072
由表2可见，纳米La掺杂钡铁氧体薄膜具有较高的剩余磁感应强度Mr，适当高的矫顽力Hc，近似矩形的磁滞回线，是比较理想的磁记录材料。
镧掺杂钡铁氧体薄膜中保持其它组分不变的条件下，改变La离子的浓度，对所制得吸波性能进行了研究，结果如表3所示。
表3镧掺杂钡铁氧体薄膜的电磁性能
Figure G200810151028XD00081
由表3中可知，掺杂不同比例La的钡铁氧体薄膜具有一定的吸波性能。

Claims (2)

1.一种镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜，其特征在于配方如下：乙二醇1.48～1.60g/100ml、柠檬酸2.51～2.71g/100ml、硝酸铁1.74g/100ml、硝酸钡0.125g/100ml和硝酸镧0.03～0.125g/100ml。
2.一种制备权利要求1所述的镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1、将主盐硝酸钡和硝酸镧放入A容器中，加入蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
步骤2、将主盐硝酸铁放入B容器中，加入蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；
步骤3、将柠檬酸加入B容器中，搅拌至完全溶解；
步骤4、将A容器中的物质加入B容器中，搅拌5min；缓慢加入乙二醇，继续搅拌并使温度控制在70～80℃之间，缓慢蒸发以得到溶胶；
步骤5、将二氧化硅基片放入溶胶中浸泡，采用浸渍-提拉法涂膜了；以2～2.5mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成溶胶膜，在干燥空气中放置后转变成凝胶膜；
步骤6、在400℃将步骤5得到的薄膜进行预烧；
步骤7、不断重复10到15次步骤5和步骤6，直至达到所需的厚度；
步骤8、将步骤7得到的薄膜在900℃进行焙烧，即得到镧掺杂钡铁氧体薄膜。
CN200810151028XA 2008-09-19 2008-09-19 镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法 Expired - Fee Related CN101367647B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810151028XA CN101367647B (zh) 2008-09-19 2008-09-19 镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810151028XA CN101367647B (zh) 2008-09-19 2008-09-19 镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101367647A CN101367647A (zh) 2009-02-18
CN101367647B true CN101367647B (zh) 2011-12-14

Family

ID=40411678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810151028XA Expired - Fee Related CN101367647B (zh) 2008-09-19 2008-09-19 镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101367647B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102167821B (zh) * 2011-03-24 2013-06-12 南昌航空大学 一种镧掺杂钡铁氧体-聚苯胺复合材料微波吸收剂的制备方法
CN103102867B (zh) * 2013-01-24 2014-12-17 浙江大学 一种金属离子掺杂的钡铁氧体吸波粉体及其制备方法
CN103304232B (zh) * 2013-07-05 2014-09-03 广西师范学院 一种采用溶胶-凝胶法合成Tl-2212超导薄膜的制备方法
CN104998650A (zh) * 2015-06-08 2015-10-28 太原理工大学 磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂的制备方法
CN104923241A (zh) * 2015-06-08 2015-09-23 太原理工大学 磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂
CN104923242A (zh) * 2015-06-08 2015-09-23 太原理工大学 磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂及其制备方法与应用
CN106495228A (zh) * 2016-10-17 2017-03-15 王道远 纳米复合碱土永磁粉体及其制备方法
CN108057444B (zh) * 2017-12-12 2020-12-22 西北大学 一种高铁含量高分散的铁基氧载体及其制备方法和应用
CN108682553A (zh) * 2018-05-11 2018-10-19 合肥师范学院 一种全氧化物软硬磁复合薄膜(NZFO/SLCFO)3/Al2O3的制备方法
CN111542213A (zh) * 2020-05-11 2020-08-14 向怀珍 一种锰锌铁氧体-石墨烯复合电磁屏蔽材料及其制法
CN115475745B (zh) * 2022-10-26 2023-10-20 鞍钢集团北京研究院有限公司 一种氧化钒稀土双掺杂铁氧体磁性复合薄膜浆料制备工艺及镀膜方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭睿倩等.轻稀土镧取代M型钡铁氧体超微粉末的合成与表征.《稀有金属》.2001,第25卷(第2期),1 实验过程部分、表2. *
黄英等.溶胶-凝胶法制备纳米钡铁氧体薄膜.《稀有金属材料与工程》.2008,第37卷(第7期),1 实验部分、3 结论部分. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101367647A (zh) 2009-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101367647B (zh) 镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法
CN101452756B (zh) 一种铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法
Ramachandran et al. Low temperature magnetocaloric effect in polycrystalline BiFeO3 ceramics
CN102060534B (zh) 具有介孔孔壁的三维有序大孔La1-xSrxCrO3的制备方法
CN106518042B (zh) 一种尖晶石型掺铈纳米钴铁氧体的制备方法
CN103449807B (zh) 一种具有交换耦合的双相复合硬磁铁氧体的制备方法
CN101181682A (zh) 一种铁磁性氧化钛掺钴光催化材料的制备方法
CN102222672A (zh) 一种铁酸铋基薄膜层叠结构电容器及其制备方法
Dung et al. Defect-mediated room temperature ferromagnetism in lead-free ferroelectric Na 0.5 Bi 0.5 TiO 3 materials
Zhu et al. Facile synthesis and photoluminescence of europium ion doped LaF3 nanodisks
Kulkarni et al. Structural and magnetic characterization of Ge0. 99Mn0. 01 nanowire arrays
CN1924095A (zh) 具有室温铁磁性的氧化物基稀磁半导体薄膜及其制备方法
Gupta et al. Preparation, structural, spectroscopic and magneto-electric properties of multiferroic cadmium doped neodymium manganite
Agrahari et al. Structural, optical and dilute magnetic semiconducting properties of Gd doped SnO2 nanoparticles
CN102976764A (zh) 低漏电流的Bi0.92Tb0.08Fe1‐xCrxO3 薄膜的制备方法
CN101363134B (zh) 钼酸镧基多孔薄膜材料的制备方法
CN101565326B (zh) 一种铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法
CN101565327A (zh) 一种镧掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法
Hosokawa et al. Synthesis of Rare Earth Iron‐Mixed Oxide Nanoparticles by Solvothermal Methods
Hakimyfard et al. Structural, Magnetic, Optical and Electrochemical Properties of a New Class of α-Fe 2 O 3-M x-NiFe 2 O 4+ δ (M= None, Co 2+, Eu 3+, Ho 3+ and Yb 3+) Nanocomposites
CN101599364B (zh) 一种c轴取向钡铁氧体薄膜的制备方法
CN101798508A (zh) 一种改善Eu3+离子掺杂Lu2O3薄膜发光衰减的方法
CN103601483B (zh) 镧锰掺杂锶铁氧体磁性粉体的合成方法
Meng et al. Effect of chemical composition and heat treatment condition on microstructure and magnetic properties of nanocrystalline BaDy x Fe 12− x O 19 (x= 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) microfibres
Hou et al. Preparation and luminescence properties of Gd2MoO6: Eu3+ nanofibers and nanobelts by electrospinning

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111214

Termination date: 20140919

EXPY Termination of patent right or utility model