摻雜對(duì)棒狀納米SrFe12O19形貌和性能的影響

李巧玲 常傳波 王永飛

(中北大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系，太原 030051)

摻雜對(duì)棒狀納米SrFe12O19形貌和性能的影響

李巧玲＊常傳波 王永飛

(中北大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系，太原 030051)

以FeCl2為原料，利用化學(xué)沉淀法制備了針狀納米α-FeOOH中間體，并通過檸檬酸法在針狀納米α-FeOOH表面包裹鍶的檸檬酸配合物，煅燒后形成的棒狀納米SrFe12O19并分別在共沉淀和溶膠-凝膠2個(gè)不同過程中對(duì)納米SrFe12O19進(jìn)行鑭摻雜。采用XRD，TEM和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)SrFe12O19及摻雜鍶鐵氧體的結(jié)構(gòu)、形貌及磁性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：沉淀法和檸檬酸法相結(jié)合后制得的針狀前驅(qū)體于900℃煅燒后可制得平均直徑為40 nm，長徑比為15～20的棒狀納米SrFe12O19。在沉淀過程中對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行摻雜后制得的SrLaxFe12-xO19較同溫度時(shí)在溶膠-凝膠過程中進(jìn)行摻雜制得樣品的長徑比有所增加，進(jìn)而使得SrLaxFe12-xO19的各向異性變大，磁性能增加，且在沉淀過程中摻雜鑭后，樣品的矯頑力和飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到最大值時(shí)，x值明顯大于溶膠-凝膠過程中進(jìn)行摻雜制得的棒狀SrLaxFe12-xO19。利用共沉淀法摻雜后，當(dāng)x=0.15時(shí)制備的樣品的矯頑力最大為6179.1 Oe，此時(shí)樣品的飽和磁化強(qiáng)度和剩余磁化強(qiáng)度分別65.7和38.4 emu·g-1。當(dāng)x=0.2時(shí)制備的樣品的飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到最大值為 67.3 emu·g-1，樣品的矯頑力為 5852.7 Oe。

棒狀SrFe12O19；La摻雜；長徑比；磁性能

0 引 言

M-型六角晶系鍶鐵氧體不僅被用作永磁體，還廣泛地應(yīng)用于微波裝置、光磁設(shè)備或高密度記錄儀中。鐵氧體的磁性質(zhì)諸如自磁化強(qiáng)度，矯頑力和磁向各異性主要取決于樣品的純度、尺寸、形貌、成分以及離子分布。因此鍶鐵氧體性能的提高，主要是通過改變其微觀結(jié)構(gòu),控制化學(xué)組成、粒徑大小分布以及形貌等途徑來實(shí)現(xiàn)[1-3]。通過摻雜或組合摻雜來實(shí)現(xiàn)各種離子代換是研究磁性材料的交耦作用和磁晶各向異性等本征特性以及改善材料磁性能和物理性能的重要方法之一，早在19世紀(jì)70年代，人們就發(fā)現(xiàn)添加稀土元素La3+和過渡金屬元素Co2+可以提高六角晶系鐵氧體的性能[4]。同時(shí)由于低維納米結(jié)構(gòu)材料，諸如納米棒與納米線具有不同尋常的性質(zhì)而具有功能化和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[6-7]，故目前鐵氧體磁粉的研究重點(diǎn)正向著更新工藝、實(shí)現(xiàn)摻雜多元化、薄膜化和低維化方向發(fā)展，目的是提高綜合磁學(xué)性能，從而獲得具有優(yōu)異內(nèi)稟磁性的鐵氧體[8]。通常，鍶鐵氧體的制備方法包括共沉淀法[9]、金屬有機(jī)物水解法[10]、sol-gel法[11-12]、熱解法[13]、檸檬酸法[14,15]、玻璃晶化法[16]、水熱法[17]、以及微乳液法[18]等。但對(duì)于SrFe12O19納米棒的制備報(bào)道較少，且一般長徑比在10以內(nèi)，長徑比超過15的尚未見報(bào)道。

本工作中采用化學(xué)沉淀-檸檬酸法制備了長徑比大于15的棒狀的M-型六角晶系納米鍶鐵氧體，并在此基礎(chǔ)上，在沉淀和溶膠-凝膠2個(gè)不同的過程中對(duì)SrFe12O19進(jìn)行La3+摻雜制得了SrLaxFe12-xO19(x=0.05，0.1，0.15，0.2，0.3)， 并系統(tǒng)地研究了棒狀納米SrFe12O19的形成工藝以及La3+取代物對(duì)樣品形貌，物相以及磁性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)方法

(1)稱取一定量的FeCl2以及1 g聚乙二醇，并按 SrLaxFe12-xO19(x=0，0.05，0.1，0.15，0.2，0.3)稱 取La(NO3)3·6H2O溶于適量的去離子水中，在磁力攪拌器上常溫?cái)嚢柚镣耆芙?。同時(shí)將已稱好的NaOH溶于80 mL的蒸餾水中，在磁力攪拌器上攪拌至完全溶解，將NaOH溶液迅速倒入FeCl2溶液中，升溫到40℃，恒溫反應(yīng)12 h，離心分離，用去離子水洗滌沉淀，重復(fù)至洗滌液顯中性，于干燥箱中80℃干燥得到純的或La3+摻雜的針狀α-FeOOH中間體。

(2)稱取一定量的上述自制的α-FeOOH置于去離子水中，微波震蕩30 min。按物質(zhì)的量的比(nFe+nLa)/nSr=8.5/1稱取定量的Sr(NO3)2溶于適量去離子水中，在磁力攪拌器上加熱攪拌至完全溶解，按檸檬酸與鍶離子的物質(zhì)的量的比為1∶1，加入檸檬酸，混合均勻后用氨水調(diào)節(jié)pH值到6，繼續(xù)加熱攪拌使溶劑蒸發(fā)到10 mL左右形成溶膠，將溶膠倒入微波震蕩器分散后的α-FeOOH懸濁液中，繼續(xù)于攪拌器上加熱攪拌至溶膠在α-FeOOH表面形成凝膠為止，將凝膠在90℃左右的干燥箱中干燥制得前驅(qū)體樣品。將前驅(qū)體放入馬弗爐中在空氣氛于不同溫度下煅燒 3 h 得到 SrLaxFe12-xO19(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.3)樣品。

(3)同理稱取一定量的上述未摻雜La3+的α-FeOOH置于適量去離子水中，微波震蕩30 min。按物質(zhì)的量的比 (nFe+nLa)/nSr=8.5/1以及nLa/nFe=x/(12-x)，稱取定量的Sr(NO3)2和La(NO3)3·6H2O溶于定量去離子水中，在磁力攪拌器上加熱攪拌至完全溶解，按檸檬酸與鍶和鑭離子的物質(zhì)的量的比為1∶1，加入檸檬酸，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)制得前驅(qū)體，于馬弗爐中空氣氛不同溫度下煅燒3 h得到SrLaxFe12-xO19樣品。

1.2 樣品表征與測試

用日立H-800型透射電子顯微鏡(加速電壓為150 kV)對(duì)樣品尺寸及形貌進(jìn)行表征；用日本理學(xué)D/max-rA型X射線衍射儀(Cu靶，Kα射線，鎳濾波片濾 波 ，λ=0.154 18 nm， 靶 電 壓 40 kV， 靶 電 流200 mA，步進(jìn)掃描，步長 0.02°，掃描速率 4°·min-1，掃描范圍20°～80°)分析樣品的相結(jié)構(gòu)；利用南京大學(xué)生產(chǎn)的HH-10型振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)對(duì)樣品進(jìn)行測試，得出樣品的磁滯回線，研究其磁特性。

2 結(jié)果與討論

2.1 棒狀納米SrLaxFe12-xO19的物相分析

利用X射線衍射儀(XRD)對(duì)樣品的物相進(jìn)行分析，結(jié)果列于圖1，圖2和圖3。圖1為化學(xué)沉淀-檸檬酸法制備的未摻雜的中間體以及棒狀納米SrFe12O19的XRD圖，圖中樣品的XRD特征峰與α-FeOOH 的 JCPDS標(biāo)準(zhǔn)卡片(PDF No：03-0024，圖中標(biāo)1的為標(biāo)準(zhǔn)卡中α-FeOOH的特征峰)和SrFe12O19的JCPDS標(biāo)準(zhǔn)卡片(PDF No.24-1207，圖中標(biāo)2的為標(biāo)準(zhǔn)卡中SrFe12O19的特征峰)對(duì)比可以看出：通過化學(xué)沉淀法制備的中間體為純的α-FeOOH，同時(shí)由圖可知包裹檸檬酸配合物后于800℃煅燒后制得樣品的XRD圖中出現(xiàn)了明顯的α-Fe2O3特征峰以及少量的SrFe2O4的特征峰，隨著煅燒溫度的進(jìn)一步提高，當(dāng)溫度上升到900℃時(shí)，樣品的XRD圖與SrFe12O19的標(biāo)準(zhǔn)圖幾乎完全重合，形成了純的SrFe12O19。圖2為溶膠-凝膠過程中摻雜La3+后于900℃煅燒后制得的SrLaxFe12-xO19樣品的XRD圖。圖3為沉淀過程中摻雜La3+后制備的中間體以及于900℃煅燒后制得的SrLaxFe12-xO19樣品的XRD圖。比較溶膠-凝膠過程中摻雜制得的SrLaxFe12-xO19(x=0，0.05，0.1，0.15， 0.2，0.3)的 XRD 圖可知，當(dāng) x 小于0.2 時(shí)樣品為純的 SrFe12O19，當(dāng) x≥0.2 時(shí)樣品的XRD圖中出現(xiàn)了La2O3特征峰，且隨著x的增加La2O3的特征峰的相對(duì)強(qiáng)度增加。在沉淀過程中摻雜后制備的中間體樣品的XRD圖譜中并未出現(xiàn)La2O3的特征峰，樣品仍為純的α-FeOOH，于900℃煅燒后制得的摻雜的SrFe12O19樣品，只有當(dāng)x=0.3時(shí)出現(xiàn)了La2O3雜相，明顯晚于溶膠-凝膠過程中摻雜后制得的樣品，可見在沉淀過程中更有利于進(jìn)行La3+摻雜。

圖1 不摻雜的中間體和SrFe12O19樣品的XRD圖Fig.1 XRD patterns of precursors without doping(intermidiates)and SrFe12O19samples

圖2 溶膠-凝膠過程中摻雜后制備的SrLaxFe12-xO19樣品的XRD圖Fig.2 XRD patterns of doped SrLaxFe12-xO19by doping in the sol-gel process

圖3 沉淀過程中摻雜后制備的中間體和SrLaxFe12-xO19樣品的XRD圖Fig.3 XRD patterns of doped intermidiates and doped SrLaxFe12-xO19by doping in the precipitation process

2.2 棒狀納米SrLaxFe12-xO19的TEM分析

用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)沉淀-檸檬酸法制備的SrLaxFe12-xO19樣品的形貌和粒徑進(jìn)行分析。結(jié)果列于圖4，其中A、B、C分別為純的α-FeOOH前驅(qū)體以及檸檬酸絡(luò)合物包裹后于900和1 000℃煅燒后制得的棒狀納米SrFe12O19樣品的TEM圖片，由圖可以看出，煅燒后樣品基本保持了α-FeOOH前驅(qū)體的形貌，制得了平均直徑為40 nm，長度為800 nm左右，長徑比在15～20之間的棒狀納米SrFe12O19，比較不同溫度煅燒得到的SrFe12O19樣品可知，隨著煅燒溫度的提高，樣品的直徑有所增加，長度下降，且晶體出現(xiàn)缺陷。圖D、E、F為沉淀過程中摻雜，x 分別為 0.1、0.2、0.3，900 ℃煅燒后制備的樣品的TEM圖，圖G、H、I為溶膠-凝膠過程中摻雜，x分 別 為 0.1、0.2、0.3，900℃ 煅 燒 后 制 備 的 樣 品 的TEM圖，比較不同工藝制備的樣品可以發(fā)現(xiàn)：采用不同的摻雜方式制備的SrLaxFe12-xO19樣品都為棒狀。在溶膠-凝膠過程中摻雜后制得的樣品的形貌和長徑比基本與不摻雜時(shí)保持一致，而利用共沉淀法摻雜可使樣品的長度增加，長徑比增加，從而制得了平均直徑為30 nm，長徑比大于20的棒狀SrLaxFe12-xO19。

圖4 不同工藝制備的SrLaxFe12-xO19的TEM圖片F(xiàn)ig.4 TEM photographs of SrLaxFe12-xO19samples obtained by different methods

2.3 棒狀納米SrLaxFe12-xO19的磁性分析

用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)鍶鐵氧體樣品的磁性能進(jìn)行測試得出樣品的磁滯回線，由磁滯回線得出樣品的矯頑力和磁化強(qiáng)度列于表1。從表1中可以看出：對(duì)于沉淀-檸檬酸法制備的棒狀納米SrFe12O19，隨著煅燒溫度的提高，SrFe12O19的矯頑力先升高后下降，當(dāng)溫度為900℃時(shí)最大為5575.5 Oe，而磁化強(qiáng)度隨煅燒溫度的提高而提高，1 000℃煅燒后制得的SrFe12O19的飽和磁化強(qiáng)度和剩余磁化強(qiáng)度最大分別為60.3和36.1 emu·g-1。摻雜后制得的SrLaxFe12-xO19的矯頑力和磁化強(qiáng)度隨著摻雜量的增加都是先增加后減少，但磁化強(qiáng)度的變化滯后于矯頑力的變化。在溶膠-凝膠過程中摻雜后制得的 SrLaxFe12-xO19，當(dāng)x=0.1時(shí)矯頑力達(dá)到最大為5897.4 Oe，而飽和磁化強(qiáng)度在x=0.15時(shí)達(dá)到最大為65.1 emu·g-1，與文獻(xiàn)[14]報(bào)道的檸檬酸法制備的SrLaxFe12-xO19和文獻(xiàn)[19]報(bào)道的共沉淀法制備的SrLaxFe12-xO19具有相同的規(guī)律。而在沉淀過程中摻雜后制得的SrLaxFe12-xO19，當(dāng)x=0.15時(shí)矯頑力達(dá)到最大為6179.1 Oe，而飽和磁化強(qiáng)度在x=0.2時(shí)達(dá)到最大為 67.3 emu·g-1。比較不同摻雜方式制備的SrLaxFe12-xO19的磁性能可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)x相同時(shí)，在沉淀過程中摻雜后制得的樣品的磁性能明顯優(yōu)于在溶膠-凝膠過程中摻雜后制得的SrLaxFe12-xO19的磁性能，這主要是由于長徑比增加，使得樣品的各向異性增加所致。利用共沉淀法摻雜后制得的SrLaxFe12-xO19樣品的最大矯頑力為6179.1 Oe，此時(shí)樣品的飽和磁化強(qiáng)度和剩余磁化強(qiáng)度分別為65.7和38.4 emu·g-1。

表1 不同工藝制備的SrLaxFe12-xO19的磁性能Table 1 Magnetic properties of the SrLaxFe12-xO19obtained by different methods

2.4討 論

結(jié)合文獻(xiàn)[20-22]以及本文中的XRD和TEM結(jié)果可知，利用化學(xué)沉淀-檸檬酸法制備SrFe12O19過程主要分為α-FeOOH的形成，利用檸檬酸法在α-FeOOH表面包裹檸檬酸絡(luò)合物以及煅燒過程中一系列的相變過程，反應(yīng)歷程如下：

在此過程中，由于借助針狀α-FeOOH作為中間體，使得最終制得的產(chǎn)物保持了其中間體的形貌而得到棒狀SrFe12O19，同時(shí)使用檸檬酸法對(duì)α-FeOOH進(jìn)行包裹，使得鍶以離子狀態(tài)存在，與譚玉琢等[20]報(bào)道的制備BaFe12O19時(shí)使用的化學(xué)沉淀-局部規(guī)整法相比，避免了不易分解的碳酸鹽或氫氧化物的出現(xiàn)，可以有效地降低鐵氧體的形成溫度。由文獻(xiàn)[21]可知：針鐵礦屬于正交晶系，自身有向一維方向生長的趨勢，在反應(yīng)體系中，當(dāng)Fe2+形成Fe(OH)2溶膠時(shí)，根據(jù)溶膠的相似吸附性[23]，F(xiàn)e(OH)2溶膠會(huì)吸附部分Fe2+，隨著堿性的增加，F(xiàn)e2+減少，部分摻雜離子La3+被吸附在Fe(OH)2微晶的晶面上，α-FeOOH晶體是在Fe(OH)2晶體表面氧化形成的，吸附在Fe(OH)2晶體表面的La3+會(huì)保留在形成的α-FeOOH微晶的晶面上。對(duì)于針狀α-FeOOH微晶，由于針狀晶體生長的不對(duì)稱性，在最強(qiáng)鍵方向生長最快，吸附在這個(gè)晶面的La3+會(huì)進(jìn)入晶體內(nèi)部占據(jù)α-FeOOH晶體最強(qiáng)鍵方向上的Fe3+的位置，導(dǎo)致生長臺(tái)階能減少[24]，增加了α-FeOOH微晶在這個(gè)方向上的生長速率。而在α-FeOOH晶體生長初期,加快其反應(yīng)速率，成核較多，得到的生成物會(huì)更細(xì)、更長[25]。故而在沉淀過程中對(duì)樣品進(jìn)行La3+摻雜制得的摻雜鑭的α-FeOOH較純的α-FeOOH的直徑減少，長徑比增加，包裹檸檬酸配合物后，于不同溫度煅燒得到的SrFe12O19樣品的直徑下降，長徑比增加。

亞鐵磁性材料的磁性來自于亞晶格中自旋向上與自旋向下的磁矩之差。就SrFe12O19來說摻雜鑭后，La3+半徑與Fe3+半徑相差較大，La3+代替Fe3+的晶格位置后，改變了鐵氧體晶格結(jié)構(gòu)(如畸變)和磁疇結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致自旋向上的磁矩與自旋向下的磁矩之差增大，同時(shí)由于稀土La具有雙重六角晶格結(jié)構(gòu)，晶體對(duì)稱性低，具有很高的磁晶各向異性，在鍶鐵氧體中形成間隙離子取代部分鐵原子，導(dǎo)致SrLaxFe12-xO19的磁晶各向異性增大，進(jìn)而使得矯頑力和飽和磁化強(qiáng)度的增大。隨著La3+用量的增加，因?yàn)長a離子具有細(xì)化晶粒的作用，矯頑力隨著取代量的增加而下降。同時(shí)因?yàn)殡S著La3+用量的增加，樣品中出現(xiàn)了復(fù)相La2O3，磁性相的減少，必然引起飽和磁化強(qiáng)度的下降。然而由XRD和VSM的結(jié)果表明：利用沉淀-檸檬酸法制備的摻雜鑭的SrFe12O19，在沉淀過程中摻雜制得的樣品的鑭的最大摻入量明顯高于溶膠-凝膠過程中摻雜制得的樣品，矯頑力和磁化強(qiáng)度的達(dá)到最大值時(shí)，x值大于溶膠-凝膠過程中摻雜制得的樣品，且更優(yōu)。這可能是由于在沉淀過程中對(duì)樣品進(jìn)行鑭摻雜時(shí)，大部分La3+并非像共沉淀法中以氧化物形式存在，而是進(jìn)入α-FeOOH晶格內(nèi)部代替了Fe3+的位置[26]，在煅燒過程中，隨著晶型的轉(zhuǎn)變，摻雜鑭的α-FeOOH直接分解為摻雜鑭的α-Fe2O3，最后形成摻雜鑭的SrFe12O19，在整個(gè)晶型轉(zhuǎn)變過程中La3+都處于晶體內(nèi)部，且并未形成氧化物L(fēng)a2O3，也不需要破壞原有的晶體結(jié)構(gòu)。同時(shí)由文獻(xiàn)[27]可知：當(dāng)SrFe12O19的粒子粒徑相差不大，且為同一晶型時(shí)，SrFe12O19的磁性能與樣品的各向異性息息相關(guān)，SrFe12O19的矯頑力主要取決于粒子的各向異性，樣品的長徑比越大，各向異性越大，矯頑力越高。與文獻(xiàn)[15]報(bào)道的檸檬酸法和文獻(xiàn)[19]報(bào)道的共沉淀法制備的球形SrLaxFe12-xO19相比，矯頑力和飽和磁化強(qiáng)度得到了大幅度提高。同時(shí)由于在沉淀過程中摻雜鑭后制備的SrLaxFe12-xO19就溶膠-凝膠過程中摻雜后制得的SrLaxFe12-xO19具有較大的長徑比，從而表現(xiàn)出更為優(yōu)異的磁性能。

3 結(jié) 論

以FeCl2原料，利用化學(xué)沉淀法制備了針狀納米α-FeOOH前驅(qū)體，并通過檸檬酸法在針狀納米α-FeOOH表面包裹鍶的檸檬酸配合物，煅燒后形成的棒狀納米SrFe12O19保持了前驅(qū)體的形貌。并分別在共沉淀和溶膠-凝膠2個(gè)不同過程中對(duì)納米SrFe12O19進(jìn)行鑭摻雜。結(jié)果表明：沉淀法和檸檬酸法相結(jié)合后制得的針狀前驅(qū)體于900℃煅燒后可制得平均直徑為40 nm長徑比為15～20的棒狀納米SrFe12O19，摻雜后制得的SrLaxFe12-xO19的矯頑力和磁化強(qiáng)度隨著摻雜量的增加都是先增加后減少，但磁化強(qiáng)度的變化滯后于矯頑力的變化。當(dāng)x=0.1時(shí)制得的SrLaxFe12-xO19的矯頑力達(dá)到最大，而磁化強(qiáng)度在x=0.2時(shí)達(dá)到最大。在沉淀過程中對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行摻雜后制得SrLaxFe12-xO19較同溫時(shí)在溶膠-凝膠過程中進(jìn)行摻雜制得的棒狀SrLaxFe12-xO19的長徑比增加，進(jìn)而使得SrLaxFe12-xO19各向異性變大，磁性能增加，且在沉淀過程中摻雜鑭后，樣品矯頑力和飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到最大值時(shí)，x值明顯大于溶膠-凝膠過程中進(jìn)行摻雜制得的棒狀SrLaxFe12-xO19。利用共沉淀法摻雜后，當(dāng)x=0.15時(shí)制備的樣品的矯頑力最大為6179.1 Oe，此時(shí)樣品的飽和磁化強(qiáng)度和剩余磁化強(qiáng)度分別 65.7 和 38.4 emu·g-1。當(dāng) x=0.2 制備的樣品的飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到最大值為67.3 emu·g-1，樣品的矯頑力為 5852.7 Oe。

[1]Zaitsev D D,Kasin P E,Tretyakov Y D,et al.Inorg.Mater.,2004,8:881-885

[2]Hilton T L,Parker M,Ullah M,et al.J.Appl.Phys.,1994,75:5960-5965

[3]Sui X,Kryder M H.IEEE Trans.Magn.,1994,30:4044-4053

[4]Li J,Rosenblum S S,Nojima W,et al.IEEE Trans.Magn.,1995,31:1749-1756

[5]Taguchi H.J.Phys.IV France,1997,7:C1299-306

[6]Rezlescu N,Rezlescu E,Popa P D,et al.J.Alloys Compd.,1998,657:275-277

[7]Troczynski T B,Nicholson P S.J.Am.Ceran.Soc.,1989,72:1488-1493

[8]Wang Y F,Li Q L,Zhang C R.J.Magn.Magm.Mater.,2009,321(19):3368-3372

[9]Zi Z F,Sun Y P,Zhu X B,et al.J.Magn.Magn.Mater.,2008,320(21):2746-2751

[10]Pankov V V,Pernet M,Germi P,et al.J.Magn.Magn.Mater.,1993,120(1/3):69-72

[11]Brito P C A,Gomes R F,Duque J G S,et al.Physica B.,2006,384(1/2):91-93

[12]Wang Y F,Li Q L,Zhang C R,et al.J.Alloys Compd.,2009,467(1/2):284-287

[13]Choy J H,Han Y S,Song S W.Mater.Lett.,1994,19:257-262

[14]Nga T T V,Duong N P,Hien T D.J.Alloys Compd.,2009,475(1/2):55-59

[15]García-Cerda L A,Rodríguez-Fernández O S,Reséndiz-Hernández P J.J.Alloys Compd.,2004,369(1/2):182-184

[16]Zaitsev D D,Kazin P E,Gravchikova E A.Dokl.Chem.,2007,415(2):1472-1477

[17]Senzaki Y.J.Am.Ceram.Soc.,1995,78(11):2973-2979

[18]Kubo O.IEEE Trans.Magn.,1982,18(6):1122-1127

[19]Hessien M M,Rashad M M,El-Barawy K.J.Magn.Mag.Mater.,2008,320:336-343

[20]TAN Yu-Zuo(譚玉琢),MENG Jing-Hong(孟錦宏),SUN Jie(孫 杰).Chinese J.Inorg.Chem.(Wuji Xuaxue Xuebao),2008,24(12):1989-1993

[21]LI Qiao-Ling(李巧玲),WANG Yong-Fei(王永飛),ZHANG Cun-Rui(張 存 瑞 ).Acta Chim.Sinica(Huaxue Xuebao),2009,67(10):1063-1068

[22]Deng M C,Hsu S L,Chen T S.IEEE.Trans.Mag.,1992,28:2385-2389

[23]WANG Zheng-Lie(王正烈),ZHOU Ya-Ping(周亞平),LI Song-Lin(李 松 林 ),et al.Physical Chemistry(物 理 化 學(xué) ).Beijing:Higher Education Press,2001.300

[24]Li Q L,Wang Y F,Zhang C R.Defect Diffusion Forum,2009,293:77-82

[25]Ishikawa T,Takeuchi K,Kandori K.Colloid.Surface A,2005,266:155-159

[26]Stjepko Krehula,Svetozar Musi′.J.Alloys Compd.,2006,426(2):327-334

[27]LI Qiao-Ling(李巧玲),WANG Yong-Fei(王永飛),YE Yun(葉 云).Chinese J.Inorg.Chem.(Wuji Xuaxue Xuebao),2008,24(6):907-915

Effect of Doping on Morphology and Properties of Rod-Like Nano-SrFe12O19

LI Qiao-Ling＊CHANG Chuan-Bo WANG Yong-Fei
(Department of Chemistry,North University of China,Taiyuan 030051)

FeCl2was used for preparing needle-like α-FeOOH intermediate by chemical precipitation method.Then the needle-like α-FeOOH was enwrapped by the complex of the citrate acid and Sr2+by citrate acid method.The rodlike nano-SrFe12O19was obtained after the calcination of enwrapped α-FeOOH precursor.La3+was doped into the nano-SrFe12O19in the coprecipitation processes and sol-gel processes,respectively.The phase,morphology,particle size,and the magnetic properties of samples were studied by XRD,TEM and vibrating sample magnetometer(VSM).The results show that the rod-like SrFe12O19with an average diameter of 40 nm and the slenderness ratio of 15～20 is obtained by the combination of the precipitation method and citrate acid method.It is also found that the rod-like SrLaxFe12-xO19obtained by La doping in the precipitation process is with smaller particles and higher slenderness ratio,x values higher than that by doping in the sol-gel process，resulting in the increased shape anisotropy and magnetic properties.As x=0.15,the optimum coercivity,saturation magnetization,and residual magnetization for the samples by doping La in the precipitation process are 6179.1Oe,65.7 and 38.4 emu·g-1,respectively.As x=0.2,the maximal saturation magnetization for the sample is 67.3 emu·g-1,and the coercivity is 5852.7 Oe.

rod-like nano-SrFe12O19;doping La;slenderness ratio;magnetic properties

O614.23+2；O614.81+1

A

1001-4861(2010)05-0769-06

2009-11-25。收修改稿日期：2010-02-27。

國家自然科學(xué)基金(No.20571066,20871108)資助項(xiàng)目。

＊通訊聯(lián)系人。 E-mail：qiaolingl@163.com，Tel：0351-3923197

李巧玲，女，44歲，教授；研究方向：納米材料的軟化學(xué)合成。