CN101565326B - 一种铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法 - Google Patents
一种铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101565326B CN101565326B CN2009100218072A CN200910021807A CN101565326B CN 101565326 B CN101565326 B CN 101565326B CN 2009100218072 A CN2009100218072 A CN 2009100218072A CN 200910021807 A CN200910021807 A CN 200910021807A CN 101565326 B CN101565326 B CN 101565326B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- cerium
- strontium
- nitrate
- doped
- 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
Links
Images
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Magnetic Record Carriers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法，其特征在于配方如下：硝酸铁2.15g/100ml、硝酸锶0.125g/100ml、硝酸铈0.05～0.21g/100ml、乙二醇1.87～1.98g/100ml、柠檬酸3.17～3.35g/100ml。制备方法为在石英基片上制备晶态纳米锶铁氧体薄膜，通过制备工艺的优化，得到高纯度的铈掺杂锶铁氧体纳米薄膜，薄膜可用于制备磁记录材料、吸波材料。该法优点：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；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。
Description
技术领域
本发明涉及一种铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法，铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜可用于制备磁记录材料、吸波材料。
背景技术
目前对纳米锶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，必然会对锶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锶铁氧体粉体，但对纳米锶铁氧体吸波性能的改善作用并不理想。由于纳米锶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锶铁氧体薄膜。
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锶铁氧体的报道较少，且大部分报道集中在粉体材料及其制备上。在本发明人申请的申请号为200810151029.4的文献中，公开了一种铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法，这种薄膜材料虽然对纳米钡铁氧体薄膜的吸波性能有所改善，但是在磁性能和电磁性能上劣于纳米锶铁氧体薄膜材料。在本发明人申请的另一个申请号为200810151027.5的文献中，公开了一种纳米锶铁氧体薄膜的制备方法，但是该种薄膜材料存在吸波频率范围窄、电磁性能和磁性能较低的问题。
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，本发明提出一种铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法，是在石英基片上制备晶态纳米锶铁氧体薄膜，通过制备工艺的优化，得到高纯度的铈掺杂锶铁氧体纳米薄膜。
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；控制掺杂量可以调节铁氧体材料吸收峰的频率范围，以达到预期的应用范围，并可以扩展吸收频带宽度，改善高温吸波性能；可以改变薄膜晶粒的尺寸，使其满足一定的匹配要求。铈的化学性质很活泼，它的原子序数是58，核最外层电子排布为4f15d16s2，它的主要氧化态是Ce3+，离子半径由于镧系收缩要小于La3+，铈是储量最丰富的稀土元素，因此，稀土元素铈的掺入可以改变锶铁氧体的整个体系，使得吸波性能得到较大的改善。
本发明的铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜的技术特征在于配方为：硝酸铁2.15g/100ml、硝酸锶0.125g/100ml、硝酸铈0.05～0.21g/100ml、乙二醇1.87～1.98g/100ml、柠檬酸3.17～3.35g/100ml；所述的单位为质量克。
制备所述铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将硝酸锶和硝酸铈放入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烧杯中，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30min；缓慢加入乙二醇，继续搅拌，并使温度控制在70～80℃之间，进行自然蒸发得到粘度范围在4～12mPa·s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；以2～2.5mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成湿凝胶膜，在50℃～60℃下进行干燥制得干凝胶膜；
步骤6、在370℃～400℃将步骤5得到的薄膜进行预烧25～35分钟；
步骤7、重复操作步骤5和步骤6，循环10到15次得到薄膜厚度80～120nm时进行下一步骤；
步骤8、将步骤7得到的薄膜在900℃焙烧两小时，得到铈掺杂锶铁氧体薄膜。
有益效果
本发明的一种铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜，与现有技术相比特点在于(1)铈元素完全进入到锶铁氧体的晶格中，使半径较大的稀土元素扩大了锶铁氧体的晶格尺寸，从而增加铁氧体薄膜的吸波性能；(2)通过不同比例铈的掺杂可以调整稀土掺杂锶铁氧体薄膜的磁性能，即调整其矫顽力和饱和磁化强度；(3)通过不同比例铈的掺杂可以调整铈掺杂锶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。
本发明提出的铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜的制备方法，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：SrCexFe12-xO19薄膜的XRD图谱
图2：铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜的FESEM图
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
具体实施方式
实施例1：
本实验是制备比例为Ce/Sr＝0.2的稀土铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜，具体步骤如下：
1、将0.5g的硝酸锶和0.205g的硝酸铈放入A烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为4mPa·s，搅拌至完全溶解；
2、将8.591g的主盐硝酸铁放入B烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为4mPa·s，搅拌至完全溶解；
3、将12.664g的柠檬酸加入B烧杯中，搅拌至完全溶解；
4、将A烧杯中的物质加入B烧杯中，搅拌30min；缓慢加入6.73ml的乙二醇，继续搅拌并使温度控制在70～80℃之间，缓慢蒸发以得到溶胶；
5、将二氧化硅基片放入溶胶中浸泡，采用浸渍-提拉法进行制膜；以2mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成溶胶膜，制得湿凝胶膜在50℃～60℃下进行干燥后转变成凝胶膜；
6、在400℃将步骤5得到的薄膜进行预烧35分钟；
7、重复10次步骤5和步骤6，得到薄膜厚度120nm时进行下一步骤；
8、将步骤7得到的薄膜在900℃焙烧两小时，即得到铈掺杂锶铁氧体薄膜，即SrCe0.2Fe11.8O19薄膜。
实施例2：
本实验是制备比例为Ce/Sr＝0.4的稀土铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜，具体步骤如下：
1、将0.5g的硝酸锶和0.410g的硝酸铈放入A烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为2mPa·s，搅拌至完全溶解；
2、将8.591g的主盐硝酸铁放入B烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为2mPa·s，搅拌至完全溶解；
3、将12.912g柠檬酸加入B烧杯中，搅拌至完全溶解；
4、将A烧杯中的物质加入B烧杯中，搅拌30min；缓慢加入6.85ml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；
5、将二氧化硅基片放入溶胶中浸泡，采用浸渍-提拉法涂膜；以2.5mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成溶胶膜，制得湿凝胶膜在50℃～60℃下进行干燥后转变成凝胶膜；
6、在400℃将5得到的薄膜进行预烧25分钟；
7、不断重复15次步骤5和步骤6，得到薄膜厚度80nm时进行下一步骤；
8、将步骤7得到的薄膜在900℃焙烧两小时，即得到铈掺杂锶铁氧体薄膜，即SrCe0.4Fe11.6O19薄膜。
实施例3：
本实验是制备比例为Ce/Sr＝0.6的稀土铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜，具体步骤如下：
1、将0.5g硝酸锶和0.616g硝酸铈放入A烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为3mPa·s，搅拌至完全溶解；
2、将8.591g主盐硝酸铁放入B烧杯中，加入200ml的蒸馏水使溶液黏度为3mPa·s，搅拌至完全溶解；
3、将13.161g柠檬酸加入B烧杯中，搅拌至完全溶解；
4、将A烧杯中的物质加入B烧杯中，搅拌30min；缓慢加入6.98ml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；
5、将二氧化硅基片放入溶胶中浸泡，采用浸渍-提拉法涂膜；以2.3mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成溶胶膜，制得湿凝胶膜在50℃～60℃下进行干燥后转变成凝胶膜；
6、在400℃将步骤5得到的薄膜进行预烧30分钟；
7、不断重复13次步骤5和步骤6，得到薄膜厚度100nm时进行下一步骤；
8、将步骤7得到的薄膜在900℃下焙烧两小时，即得到铈掺杂锶铁氧体薄膜，即SrCe0.6Fe11.4O19薄膜。
根据以下检测结果可以看出本发明研制的铈掺杂锶铁氧体薄膜的特点：
图1为不同比例的铈掺杂锶铁氧体薄膜的X-射线衍射图谱，其中各谱线的位置、强度都较相似，为SrFe12O19型的晶体。由XRD数据，通过谢乐公式计算可知：SrCexFe12-xO19薄膜的颗粒大小为50～70nm左右。
对所得样品采用X-射线能谱仪(EDS)进行了X射线能谱分析。结果如表1所示。
表1不同比例Ce掺杂锶铁氧体薄膜的X射线能谱分析数据
X射线能谱(EDS)分析数据中有铈，说明铈已经掺杂进入锶铁氧体薄膜内。通过掺杂不同比例铈的锶铁氧体薄膜的EDS测试得出，随着掺杂Ce比例的增加，铈的量也在增加。
图2为铈掺杂比例为0.4时的锶铁氧体薄膜的场发射扫描电镜图。由图2可见，Ce掺杂锶铁氧体薄膜较致密，由呈不规则的球状晶体颗粒堆垛而成，且颗粒比较圆滑。晶体颗粒其径向约为40-70nm，长度约为100nm左右，均达到了纳米级。
在保持铈掺杂锶铁氧体薄膜中其它组分不变的条件下，改变Ce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2SrCexFe12-xO19薄膜的磁性能
表3BaCexFe12-xO19薄膜的磁性能
由表2、3可见，掺杂Ce之后，与未掺杂的纳米锶铁氧体薄膜以及表3中Ce掺杂钡铁氧体薄膜相比，矫顽力增加显著，矩形比一般比较高，是比较理想的磁记录材料。
在铈掺杂锶铁氧体薄膜中保持其它组分不变的条件下，改变Ce离子的浓度，对所制得吸波性能进行了研究，结果如表4所示。
表4铈掺杂锶铁氧体薄膜的电磁性能
由表4中可知，与未掺杂的纳米锶铁氧体薄膜相比，Ce掺杂锶铁氧体薄膜在一定的掺杂比例下有较好的吸波性能，可作为吸波材料使用。
Claims (1)
1.一种制备铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜的方法，其特征在于配方为：硝酸铁2.15g/100ml、硝酸锶0.125g/100ml、硝酸铈0.05～0.21g/100ml、乙二醇1.87～1.98g/100ml、柠檬酸3.17～3.35g/100ml；制备步骤如下：
步骤1：将硝酸锶和硝酸铈放入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：将硝酸铁放入B烧杯中，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烧杯中，搅拌至完全溶解；
步骤4：将A容器中的物质加入B烧杯中，搅拌30min；缓慢加入乙二醇，继续搅拌，并使温度控制在70～80℃之间，进行自然蒸发得到黏度范围在4～12mPa·s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；以2～2.5mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成湿凝胶膜，在50℃～60℃下进行干燥制得干凝胶膜；
步骤6、在370℃～400℃将步骤5得到的薄膜进行预烧25～35分钟；
步骤7、重复操作步骤5和步骤6，循环10到15次得到薄膜厚度80～120nm时进行下一步骤；
步骤8、将步骤7得到的薄膜在900℃焙烧两小时，得到铈掺杂锶铁氧体薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100218072A CN101565326B (zh) | 2009-04-01 | 2009-04-01 | 一种铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100218072A CN101565326B (zh) | 2009-04-01 | 2009-04-01 | 一种铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101565326A CN101565326A (zh) | 2009-10-28 |
| CN101565326B true CN101565326B (zh) | 2012-02-15 |
Family
ID=41281724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009100218072A Expired - Fee Related CN101565326B (zh) | 2009-04-01 | 2009-04-01 | 一种铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101565326B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102850209B (zh) * | 2012-09-21 | 2015-03-25 | 中粮生物化学（安徽）股份有限公司 | 一种柠檬酸钙的生产方法及其应用 |
| CN107261860A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-10-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种溶胶‑凝胶法制备金属氧化物水处理膜的方法 |
-
2009
- 2009-04-01 CN CN2009100218072A patent/CN101565326B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101565326A (zh) | 2009-10-28 |
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 | |
| Wang et al. | A facile synthesis and photoluminescent properties of redispersible CeF3, CeF3: Tb3+, and CeF3: Tb3+/LaF3 (core/shell) nanoparticles | |
| US9886978B2 (en) | Process for production of magnetic thin film, magnetic thin film, and magnetic material | |
| CN101452756B (zh) | 一种铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法 | |
| CN106518042B (zh) | 一种尖晶石型掺铈纳米钴铁氧体的制备方法 | |
| CN113292315A (zh) | 一种稀土掺杂氧化铟锌粉体及其制备方法、应用 | |
| Bahiraei et al. | Microstructural and electromagnetic study of low temperature fired nano crystalline MgCuZn ferrite with Bi2O3 addition | |
| EP2565250B1 (en) | Preparation method of zinc manganese silicate | |
| CN101565326B (zh) | 一种铈掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法 | |
| Kim et al. | Nanophosphors synthesized by the water-assisted solid-state reaction (WASSR) method: Luminescence properties and reaction mechanism of the WASSR method | |
| CN108395542A (zh) | 一种多孔膜基底调控的MOFs纳米晶材料及其制备方法 | |
| CN102992377A (zh) | 一种利用微波溶胶－凝胶技术制备纳米稀土氧化物的方法 | |
| Nohara et al. | Solvothermal synthesis of YBO 3: Ce 3+, Tb 3+ nanophosphor: influence of B/(Y+ Ce+ Tb) ratio on particle size and photoluminescence intensity | |
| CN101565327A (zh) | 一种镧掺杂纳米锶铁氧体薄膜及其制备方法 | |
| CN101599364B (zh) | 一种c轴取向钡铁氧体薄膜的制备方法 | |
| CN112591801A (zh) | 一种z型六角铁氧体超细粉的制备方法 | |
| CN103833358B (zh) | 一种La0.7Ca0.25Sr0.05MnO3铁磁薄膜的制备方法 | |
| CN101798508A (zh) | 一种改善Eu3+离子掺杂Lu2O3薄膜发光衰减的方法 | |
| Yu et al. | Energy transfer and luminescent properties in Tb3+ and Eu3+ co-doped CaMoO4/SrMoO4 thin films | |
| CN103601483B (zh) | 镧锰掺杂锶铁氧体磁性粉体的合成方法 | |
| Shen et al. | Modulation of structure and magnetic properties of terbium iron garnet by the introduction of Bi3+ and Ce3+ | |
| US20130126786A1 (en) | Color Adjustable Luminescent Powder and Preparation Method Thereof | |
| CN102502868A (zh) | 一种La-Ce共掺杂纳米γ-Fe2O3材料的制备方法 | |
| CN100503775C (zh) | 一种CaSiO3:Eu3+纳米球形红色荧光粉的制备 | |
| CN102504818A (zh) | Ce3+掺杂铝酸镥多晶发光薄膜的制备方法 |
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 | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120215 Termination date: 20210401 |