【摘 要】
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L10-FePt纳米材料具有超高磁晶各向异性、良好的化学催化性能和生物兼容性,在垂直磁记录,高性能永磁材料,电化学催化以及生物医学方面具有广阔的应用前景。然而直接合成的FePt纳米粒子一般是化学无序的fcc结构,需有序化热处理转化成L10（fct）结构。但有序化热处理通常会导致粒子球化、团聚和异常长大,严重影响粒子的性能和应用。针对该问题,本研究利用化学固相反应工艺,将前驱体与盐充分混合,前驱体在
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L10-FePt纳米材料具有超高磁晶各向异性、良好的化学催化性能和生物兼容性,在垂直磁记录,高性能永磁材料,电化学催化以及生物医学方面具有广阔的应用前景。然而直接合成的FePt纳米粒子一般是化学无序的fcc结构,需有序化热处理转化成L10（fct）结构。但有序化热处理通常会导致粒子球化、团聚和异常长大,严重影响粒子的性能和应用。针对该问题,本研究利用化学固相反应工艺,将前驱体与盐充分混合,前驱体在固相反应过程中,盐可以将生成的纳米粒子隔离,防止它们团聚和异常长大,直接获得尺寸细小、均一的L10-FePt纳米粒子。本工作还尝试将强磁场热处理引入到制备L10-FePt纳米粒子,研究强磁场对FePt纳米粒子的有序转变和磁性能的影响,希望为FePt纳米材料的有序化工艺提供一种新尝试。在大量实验基础上获得主要研究成果如下:利用化学固相法合成FePt粒子发现,合成工艺与粒子的性能和结构密切相关。随着合成温度的升高,粒子的有序度逐渐升高,粒子的矫顽力会随着温度的升高而增大;保温时间对于粒子的有序度以及磁性能影响不大,但是过长的保温时间会使得粒子尺寸不均匀且异常长大的粒子增多;前驱体与盐的混料比对合成的FePt粒子也有重要影响,随着混料比的增大,粒子的矫顽力和有序度升高,混料比为1:100时矫顽力达到最大值,继续增大混料比,磁性能下降。本实验中最佳的合成工艺为:在700℃,混料比1:100,保温60 min,可获得分散性良好、尺寸细小、均一的高磁性能L10-FePt纳米粒子。该工艺合成的粒子的矫顽力达到2.4 T,饱和磁化强度Ms为47 emu/g,剩余磁化强度Mr为30 emu/g,最大磁能积（BH）max为145.2 kJ/m3。将湿化学法合成的FePt纳米粒子进行有序化热处理发现,磁场强度为0T时,该热处理温度下获得了 L12-Fe3Pt粒子;随着磁场强度增加,相同热处理温度下开始出现L10结构的纳米粒子,当磁场强度达到12 T时,可以明显发现L10-FePt的纳米粒子;对低温化学固相合成的FePt纳米粒子在强磁场下热处理发现,强磁场热处理可以大幅度提高FePt纳米粒子的有序度和磁性能,随着磁场强度增加,粒子的矫顽力逐渐提升,粒子的有序度也逐渐增加。此外随着磁场强度的增大,热处理后的纳米粒子尺寸减小。这些证据表明,强磁场可以有效的促进FePt的有序转变,降低L10-FePt的有序转变温度,通过调节强磁场强度可以调控FePt纳米材料的有序度,因此强磁场热处理可能是控制FePt材料有序度新手段。
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