钡铁氧体的应用及制备

背景及概述^[1]

钡铁氧体由于具有较大的矫顽力、饱和磁化强度、单轴磁晶各向异性、优良的旋磁特性、较高的居里温度，以及稳定的物理化学性质等特点，多年来被广泛用于永磁体、高密度垂直磁记录材料、微波器件、吸波材料等各个领域。钡铁氧体的磁性能和它的微观结构有着紧密的联系，传统的陶瓷法得到的产品粒子尺寸过大、矫顽力偏小，很难满足实际应用需求。近年来，随着纳米技术的兴起，大量的报道关注于纳米级M型铁氧体材料的制备，如溶胶‑凝胶法、共沉淀法、硝酸铵熔融法、玻璃晶化法、反相微乳法、水热法及微波水热法，每一种工艺的目的都在于降低合成温度、减小粒子尺寸、优化材料的磁性能。

应用^[1-3]

钡铁氧体因具有化学稳定性强、抗腐蚀性强、价廉、高电阻等优点，同时兼具多种优异的磁学性能，使它们不仅在无线电电子学、自动控制、计算机、激光调制、磁光器件和高频设备中得到广泛应用，而且在高密度信息磁记录介质、微波吸收材料方面倍受关注。钡铁氧体是永磁铁氧体的典型代表，因其具有高的饱和磁化强度、矫顽力和磁晶各向异性常数，而被广泛用作永磁材料和微波及电磁波吸收体，同时它又是一种重要的磁记录介质。这些磁性材料的性能除了受纯度的影响外，颗粒的尺寸和形状也对其有重要的影响。其应用举例如下：

1）制备一种磁性、导电复合材料，具体是一种稀土共掺杂钡铁氧体/聚苯胺复合材料，制备方法如下：(1)疏松状稀土共掺杂钡铁氧体的制备；(2)复合材料的制备；其中稀土共掺杂钡铁氧体的化学式为Ba0.7(LaxNdy)0.3Fe12O19，化学式中0≦x≦1，0≦y≦1，且x+y=1。本发明所述的稀土共掺杂钡铁氧体/聚苯胺复合材料与现有技术相比具有如下有益效果：(1)镧、钕元素进入了钡铁氧体的晶格中，扩大了钡铁氧体的晶格尺寸，改善了钡铁氧体的磁性能；(2)通过调整镧、钕元素的掺杂比例可调整钡铁氧体的磁性能；(3)钡铁氧体的掺杂调整了聚苯胺基体的电性能、磁性能和微波吸收性能；制备工艺简单、可操作性强、实验周期短，具有广阔的应用前景。

2）制备一种棒状二氧化锡/钡铁氧体复合材料，将五水四氯化锡和氢氧化钠溶于去离子水中，搅拌溶解后得到A溶液；将片状钡铁氧体粉体加入至A溶液中，超声分散后，加入表面活性剂，搅拌均匀，放入均相反应器，在180～200℃下反应12～24h，得到棒状二氧化锡/钡铁氧体复合材料。本发明制备过程简单，工艺可控，成本低，得到的棒状二氧化锡/钡铁氧体二元复合材料兼具(001)取向生长钡铁氧体的高居里温度，高矫顽力，化学稳定和耐腐蚀等优点和二氧化锡的载流子迁移率高等特点，在磁记录介质，传感器和微波吸收材料等众多领域均有应用。

制备^[4-6]

方法1：化学共沉淀法制备钡铁氧体粉体：称取1.00gBaCl₂，12.17gFeCl₃溶解在约150mL去离子水中，配制成盐溶液；称取5.73gNaOH，溶解在约150mL去离子水中，配制成碱溶液；将盐溶液与碱溶液分别同时滴加至三口瓶蒸馏水中，其中三口瓶放于25℃水浴中，使pH值保持在12；晶化，抽滤，水洗，醇洗，将所得产物于电热真空干燥箱中干燥6h得前驱体，将干燥的前驱体研磨；将所得前驱体放入磁方舟，置于马弗炉升温到800℃，烧结处理3h，冷却后取出样品并研磨，便得到钡铁氧体粉体；

方法2：高分散准球状的M型钡铁氧体的制备方法如下：

一、将金属盐溶于乙二醇中，配制前躯体溶液，前躯体溶液中Fe3+浓度为0.05mol/L～0.3mol/L，二价金属离子和四价金属离子总物质的量占前躯体溶液中金属离子总物质的量的0～25％，并且二价金属离子与四价金属离子的物质的量相等；

二、在室温、搅拌条件下向前躯体溶液中加入无水醋酸钠，至醋酸根离子的浓度为0.15mol/L～0.9mol/L，然后持续搅拌30～120分钟，得混合物；

三、将步骤二的混合物移入反应釜中，密封后在160℃～200℃的条件下静置4～70小时，反应釜降至室温后，经离心分离得到沉淀，按照先用蒸馏水再用乙醇的顺序反复洗涤沉淀5～10次，烘干，得到铁氧体微球；

四、将钡盐或钡盐和稀土盐的混合物溶于水至水中金属离子总浓度为0.117mol/L，然后加入无水乙醇，其中无水乙醇与水的体积比为0～4∶1，振荡均匀后加入铁氧体微球，在超声频率为40kHz的条件下加入碳酸铵，得到醇水溶液，再将醇水溶液继续在超声频率为40kHz的条件下超声30～60分钟后烘干，得粉末；

五、将步骤四的粉末经800℃～1100℃高温煅烧6h～12h，即得高分散准球状的M型钡铁氧体。XRD图如下：

主要参考资料

[1] CN200910187899.1一种低温制备钡铁氧体的方法

[2] CN201310311995.9一种稀土共掺杂钡铁氧体/聚苯胺复合材料

[3] CN201711322524.2一种棒状二氧化锡/钡铁氧体复合材料的制备方法

[4] CN201611008473.1钡铁氧体粉体及其复合电纺纤维的制备方法

[5] CN201110133953.1高分散准球状的M型钡铁氧体的制备方法