研究目的
在不同温度下退火的尖晶石型LiZn2Fe3O8纳米颗粒的结构、光学、弹性和电学性质研究。
研究成果
该研究采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法成功制备了具有尖晶石结构的LiZn2Fe3O8纳米颗粒。结构、光学、弹性和电学性能均受退火温度显著影响。带隙随粒径增大而减小,导电行为随退火温度变化呈现不同规律:在特定温度范围内遵循Jonscher模型或Drude模型。阻抗分析证实存在单一弛豫现象及多重弛豫时间。
研究不足
该研究仅限于探究两种不同退火温度对LiZn2Fe3O8纳米颗粒性能的影响。研究未涉及其他退火温度的作用,也未考察起始材料化学计量比变化所产生的影响。
1:实验设计与方法选择:
采用溶胶-凝胶自燃法合成Li0.5ZnFe1.5O4纳米颗粒,并分别在500°C和1100°C下退火处理。通过X射线衍射光谱分析物相纯度与晶体结构,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究表面形貌及化学成分,采用热重分析(TGA)和差热分析(DTA)进行热学表征,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱测定振动频带与弹性特性,使用阻抗谱技术完成电学性能测试。
2:5ZnFe5O4纳米颗粒,并分别在500°C和1100°C下退火处理。通过X射线衍射光谱分析物相纯度与晶体结构,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究表面形貌及化学成分,采用热重分析(TGA)和差热分析(DTA)进行热学表征,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱测定振动频带与弹性特性,使用阻抗谱技术完成电学性能测试。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:按化学计量比称取Fe(NO3)3·9H2O、Zn(NO3)2·6H2O和LiNO3溶于蒸馏水,金属阳离子与柠檬酸按1:2摩尔比添加。
3:2O、Zn(NO3)2·6H2O和LiNO3溶于蒸馏水,金属阳离子与柠檬酸按
3. 实验设备与材料清单:配备CuKα辐射源的BRUKER衍射仪、Merlin扫描电子显微镜(SEM)、FEI Tecnai F20透射电镜、Q600 SDT型TGA/DTA分析仪、岛津-8700 FTIR光谱仪、德国布鲁克SENTERRA光谱仪、安捷伦4294A阻抗分析仪、岛津UV-3101PC紫外可见分光光度计。
4:实验设备与材料清单:
4. 实验流程与操作步骤:混合溶液在80°C下磁力搅拌至形成粘稠凝胶,将凝胶置于300°C电热板加热至自燃,获得深褐色灰烬。将煅烧后的铁氧体粉末压片后,分别在500°C和1100°C下于箱式电阻炉中退火8小时,缓慢冷却至室温。
5:实验流程与操作步骤:
5. 数据分析方法:采用Rietveld全谱拟合程序(FULLPROF)进行结构精修,通过谢乐公式和Williamson-Hall方程计算晶粒尺寸,依据文献提供的关系式计算弹性参数。
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Shimadzu-8700 FTIR spectrometer
8700
Shimadzu
Used to record Fourier transform infrared (FTIR) spectra.
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SENTERRA spectrometer
SENTERRA
Bruker
Used to record Raman spectra.
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Agilent 4294A impedance analyzer
4294A
Agilent
Used for electrical characterization by impedance spectroscopy.
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Shimadzu UV-3101PC scanning spectrophotometer
UV-3101PC
Shimadzu
Used to obtain absorption spectra at room temperature.
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FEI Tecnai F20 microscope
Tecnai F20
FEI
Used to obtain transmission electron microscopy (TEM) images.
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BRUKER diffractometer
BRUKER
Used for X-ray diffraction spectroscopy to examine the phase-purity and crystal structure of the samples.
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Merlin scanning electron microscope
Used for surface morphological characterization and investigation of chemical compositions of the synthesized samples.
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Q600 SDT
Q600
Used for thermogravimetric analysis (TGA) and thermal difference analysis (DTA).
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