低温固相反应法制备的NiFe2O4纳米颗粒的结构与磁性

刘锦宏; 张凌飞; 田庚方; 李济晨; 李发伸

doi:10.7498/aps.56.6050

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低温固相反应法制备的NiFe2O4纳米颗粒的结构与磁性

刘锦宏 , 张凌飞 , 田庚方 , 李济晨 , 李发伸

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低温固相反应法制备的NiFe2O4纳米颗粒的结构与磁性

刘锦宏, 张凌飞, 田庚方, 李济晨, 李发伸

物理学报, 2007, 56(10): 6050-6055.

doi: 10.7498/aps.56.6050

Structure and magnetic properties of NiFe2O4 nanoparticles prepared by low-temperature solid-state reaction

Liu Jin-Hong, Zhang Ling-Fei, Tian Geng-Fang, Li Ji-Chen, Li Fa-Shen

Acta Phys. Sin., 2007, 56(10): 6050-6055.

doi: 10.7498/aps.56.6050

摘要
采用低温固相反应法制备了晶粒尺寸在8—47nm之间的NiFe2O4纳米颗粒系列样品，用X射线衍射仪(XRD)、高分辨中子粉末衍射谱仪、振动样品磁强计和超导量子干涉仪等对样品的晶体结构、宏观磁性和纳米颗粒的表面各向异性进行了分析研究.XRD和中子衍射测量结果显示纳米颗粒的晶格常数略高于块体材料，样品的氧参量表明纳米颗粒的晶格畸变程度没有块体材料严重.相对块体材料，纳米颗粒具有较小的磁化强度、较大的矫顽力和各向异性能密度.纳米颗粒从多畴转变为单畴的临界尺寸约为40nm，超顺磁性临界尺寸约为16nm.

关键词:
纳米颗粒 /

低温固相反应 /

磁性 /

各向异性
Abstract
NiFe2O4 nanoparticle series samples in the grain size range of 8—47nm were successfully synthesized by low-temperature solid-state reaction. The X-ray diffractometer (XRD)，HRPT neutron powder diffractometer，vibrating sample magnetometer (VSM) and superconducting quantum interference devices (SQUID) were used to characterize the structure，magnetic properties and surface anisotropy of nanoparticles. Data of XRD and neutron diffraction showed that the lattice constants of NiFe2O4 nanoparticles were lager than that of the bulk counterpart. Oxygen parameters suggested that lattice distortion were decreased with reduced particle sizes. In comparison with the bulk material，smaller magnetization，larger coercive force and anisotropy energy density for nanoparticles were observed. The critical sizes for transition from multidomain to single domain and for superparamagnetic transition were estimated to be 40nm and 16nm，respectively.

Keywords:
nanoparticle /

low-temperature solid state reaction /

magnetic property /

anistropy
作者及机构信息
刘锦宏¹,

张凌飞⁴,

田庚方²,

李济晨³,

李发伸¹

(1)兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室，兰州 730000; (2)兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室，兰州 730000；中国原子能科学研究院中子散射实验室，北京 102413; (3)英国曼彻斯特大学物理与天文学院，曼彻斯特 M60 1DQ; (4)英国曼彻斯特索尔福德大学材料科学研究所，曼彻斯特 M5 4WT

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：90505007)资助的课题.
Authors and contacts
Liu Jin-Hong¹,

Zhang Ling-Fei⁴,

Tian Geng-Fang²,

Li Ji-Chen³,

Li Fa-Shen¹

(1)兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室，兰州 730000; (2)兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室，兰州 730000；中国原子能科学研究院中子散射实验室，北京 102413; (3)英国曼彻斯特大学物理与天文学院，曼彻斯特 M60 1DQ; (4)英国曼彻斯特索尔福德大学材料科学研究所，曼彻斯特 M5 4WT
参考文献

施引文献

[1]	崔杰, 苏俊杰, 王军, 夏国栋, 李志刚. 自由分子区内纳米颗粒的热泳力计算. 物理学报, 2021, 70(5): 055101. doi: 10.7498/aps.70.20201629
[2]	卢敏, 黄惠莲, 余冬海, 刘维清, 魏望和. 不同晶面银纳米晶高温熔化的各向异性. 物理学报, 2015, 64(10): 106101. doi: 10.7498/aps.64.106101
[3]	范巍, 曾雉. 氧化镁纳米多晶的微结构和磁性. 物理学报, 2014, 63(4): 047503. doi: 10.7498/aps.63.047503
[4]	黄丛亮, 冯妍卉, 张欣欣, 李静, 王戈, 侴爱辉. 金属纳米颗粒的热导率. 物理学报, 2013, 62(2): 026501. doi: 10.7498/aps.62.026501
[5]	王新亮, 狄勤丰, 张任良, 丁伟朋, 龚玮, 程毅翀. 纳米颗粒吸附岩心表面的强疏水特征. 物理学报, 2012, 61(21): 216801. doi: 10.7498/aps.61.216801
[6]	刘晓旭, 赵兴涛, 张颖, 朱岩, 吴光恒. 高矫顽力的Co70Cu30合金纳米线阵列的制备及磁性研究. 物理学报, 2012, 61(13): 137503. doi: 10.7498/aps.61.137503
[7]	魏杰, 陈彦均, 徐卓. 多铁性BiFeO3纳米颗粒的尺寸依赖磁性能研究. 物理学报, 2012, 61(5): 057502. doi: 10.7498/aps.61.057502
[8]	姚仲瑜, 傅军, 龚少华, 张月胜, 姚凯伦. 晶格各向同性应变对闪锌矿结构CrS和CrSe的半金属性和磁性的影响. 物理学报, 2011, 60(12): 127103. doi: 10.7498/aps.60.127103
[9]	吕庆荣, 方庆清, 刘艳美. 纳米结构CoxFe3-xO4多孔微球的磁性及交换偏置效应研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047501. doi: 10.7498/aps.60.047501
[10]	张富春, 张威虎, 董军堂, 张志勇. Cr掺杂ZnO纳米线的电子结构和磁性. 物理学报, 2011, 60(12): 127503. doi: 10.7498/aps.60.127503
[11]	刘演华, 干富军, 张凯. 平面射流场中纳米颗粒的成核与凝并. 物理学报, 2010, 59(6): 4084-4092. doi: 10.7498/aps.59.4084
[12]	刘文邦, 孟卫民, 娄元付, 刘曦, 张璐然, 郑新奇, 魏福林. 磁场对模板法制备的Co纳米线结构和磁性的影响. 物理学报, 2009, 58(11): 7988-7992. doi: 10.7498/aps.58.7988
[13]	周建华, 刘虹遥, 罗海陆, 文双春. 各向异性超常材料中倒退波的传播研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7729-7736. doi: 10.7498/aps.57.7729
[14]	韩薇, 常树全, 戴耀东, 陈达, 黄彦君. 氰根桥联Ni(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)类纳米分子磁体磁性及穆斯堡尔谱研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2493-2499. doi: 10.7498/aps.57.2493
[15]	刘晓旭, 陈贵锋, 李养贤, 徐世峰, 吴光恒, 徐秋, 王鸿雁, 刘宝海, 师宏伟, 王冀霞, 赵郁海. CoxCu1-x复相纳米线阵列的制备及其磁性的研究. 物理学报, 2008, 57(7): 4527-4533. doi: 10.7498/aps.57.4527
[16]	陈丽婕, 李养贤, 陈贵锋, 刘何燕, 刘晓旭, 吴光恒. Fe100－xPdx合金纳米线阵列的制备及其磁性研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5516-5520. doi: 10.7498/aps.55.5516
[17]	庞利佳, 孙光飞, 陈菊芳, 强文江, 张锦标, 黎文安. 纳米晶复合Pr2Fe14B/α-Fe永磁材料磁性的研究. 物理学报, 2006, 55(6): 3049-3053. doi: 10.7498/aps.55.3049
[18]	王丽, 王海波, 王涛, 李发伸. CoFe2O4纳米颗粒的结构、磁性以及离子迁移. 物理学报, 2006, 55(12): 6515-6521. doi: 10.7498/aps.55.6515
[19]	胡海宁, 陈京兰, 吴光恒, 陈丽婕, 刘何燕, 李养贤, 曲静萍. 电化学沉积Fe与FePd纳米线阵列的磁性. 物理学报, 2005, 54(9): 4370-4373. doi: 10.7498/aps.54.4370
[20]	汪金芝, 方庆清. 纳米Zn0.6CoxFe2.4－xO4晶粒的结构相变与磁性研究. 物理学报, 2004, 53(9): 3186-3190. doi: 10.7498/aps.53.3186

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物理学报. 2007, 56(10): 6050-6055.

doi: 10.7498/aps.56.6050.

低温固相反应法制备的NiFe2O4纳米颗粒的结构与磁性

1. (1)兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室，兰州 730000; (2)兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室，兰州 730000；中国原子能科学研究院中子散射实验室，北京 102413; (3)英国曼彻斯特大学物理与天文学院，曼彻斯特 M60 1DQ; (4)英国曼彻斯特索尔福德大学材料科学研究所，曼彻斯特 M5 4WT

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：90505007)资助的课题.

收稿日期: 2007-03-10
修回日期: 2007-05-12
刊出日期: 2007-05-05

摘要: 采用低温固相反应法制备了晶粒尺寸在8—47nm之间的NiFe2O4纳米颗粒系列样品，用X射线衍射仪(XRD)、高分辨中子粉末衍射谱仪、振动样品磁强计和超导量子干涉仪等对样品的晶体结构、宏观磁性和纳米颗粒的表面各向异性进行了分析研究.XRD和中子衍射测量结果显示纳米颗粒的晶格常数略高于块体材料，样品的氧参量表明纳米颗粒的晶格畸变程度没有块体材料严重.相对块体材料，纳米颗粒具有较小的磁化强度、较大的矫顽力和各向异性能密度.纳米颗粒从多畴转变为单畴的临界尺寸约为40nm，超顺磁性临界尺寸约为16nm.

关键词:

English Abstract

Structure and magnetic properties of NiFe2O4 nanoparticles prepared by low-temperature solid-state reaction

1.
(1)兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室，兰州 730000; (2)兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室，兰州 730000；中国原子能科学研究院中子散射实验室，北京 102413; (3)英国曼彻斯特大学物理与天文学院，曼彻斯特 M60 1DQ; (4)英国曼彻斯特索尔福德大学材料科学研究所，曼彻斯特 M5 4WT

Received Date: 10 March 2007
Accepted Date: 12 May 2007
Published Online: 05 May 2007

Abstract: NiFe2O4 nanoparticle series samples in the grain size range of 8—47nm were successfully synthesized by low-temperature solid-state reaction. The X-ray diffractometer (XRD)，HRPT neutron powder diffractometer，vibrating sample magnetometer (VSM) and superconducting quantum interference devices (SQUID) were used to characterize the structure，magnetic properties and surface anisotropy of nanoparticles. Data of XRD and neutron diffraction showed that the lattice constants of NiFe2O4 nanoparticles were lager than that of the bulk counterpart. Oxygen parameters suggested that lattice distortion were decreased with reduced particle sizes. In comparison with the bulk material，smaller magnetization，larger coercive force and anisotropy energy density for nanoparticles were observed. The critical sizes for transition from multidomain to single domain and for superparamagnetic transition were estimated to be 40nm and 16nm，respectively.

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