低温固相反应法制备NiFe2O4纳米粉及机理研究

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2015.08.017

东北大学学报:自然科学版 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (8): 1141-1145.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2015.08.017

低温固相反应法制备NiFe₂O₄纳米粉及机理研究

张志刚，刘宜汉，罗洪杰，姚广春

(东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳 110819)

收稿日期:2014-06-27 修回日期:2014-06-27 出版日期:2015-08-15 发布日期:2015-08-28
通讯作者: 张志刚
作者简介:张志刚(1983-)，男，湖南资兴人，东北大学讲师，博士后研究人员；罗洪杰(1965-)，男，辽宁本溪人，东北大学教授；姚广春(1947-)，男，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51174060)；中国博士后科学基金资助项目(2014M551109)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(N140203004).

Synthesis of NiFe₂O₄ Nanopowder by Low-Temperature Solid-State Reaction and Its Mechanism

ZHANG Zhi-gang， LIU Yi-han， LUO Hong-jie， YAO Guang-chun

School of Materials & Metallurgy， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2014-06-27 Revised:2014-06-27 Online:2015-08-15 Published:2015-08-28
Contact: ZHANG Zhi-gang
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摘要/Abstract

摘要： 采用机械研磨方法制备前驱体，再将前驱体进行煅烧得到NiFe₂O₄纳米粉.重点研究了煅烧温度对粉体物相和形貌的影响以及固相反应过程与机理.结果表明:煅烧过程中晶粒长大活化能为12.08kJ·mol^-1，主要以界面扩散为主；煅烧温度为700℃时粉体团聚严重，颗粒之间存在片状非晶态化合物，结晶度低；750℃煅烧1h得到的NiFe₂O₄纳米粉物相单一，粒径分布在35~85nm之间，温度过高时晶粒明显长大；机械研磨洗涤后前驱体主要由Fe₂O₃，NiO和NiFe₂O₄组成，反应产物结晶度低，反应不完全；盐颗粒的存在能抑制晶粒生长，减小产物粒径.

关键词: NiFe₂O₄, 纳米粉, 低温固相反应, 机械研磨, 煅烧温度, 机理

Abstract: The precursors ground by planetary ball milling at room temperature were calcined to obtain NiFe₂O₄ nanopowder. The effect of calcination temperature on the particle phase and morphology and the mechanisms of solid-state reaction were studied in detail. The results show that the activation energy of grain growth during calcination process is 12.08kJ·mol^-1， indicating that the predominant mass transport mechanism is interfacial diffusion. The particles calcined at 700℃ showed strong agglomeration and low crystallinity with flaky amorphous compounds. The NiFe₂O₄ nanopowder calcined at 750℃ for 1h is of single phase with a particle size range of 35-85nm. The grains grew obviously when the calcination temperature increased to over 800℃. The main compositions of the precursor are Fe₂O₃， NiO and NiFe₂O₄. The low crystallinity of reaction products indicates the solid state reaction is not complete. The existence of salt particles can suppress grain growth， and thus decrease the particle size.

Key words: NiFe₂O₄, nanopowder, low temperature solid-state reaction, ball milling grinding, calcination temperature, mechanism

中图分类号:

TF123.7

张志刚，刘宜汉，罗洪杰，姚广春. 低温固相反应法制备NiFe₂O₄纳米粉及机理研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2015, 36(8): 1141-1145.

ZHANG Zhi-gang， LIU Yi-han， LUO Hong-jie， YAO Guang-chun. Synthesis of NiFe₂O₄ Nanopowder by Low-Temperature Solid-State Reaction and Its Mechanism[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2015, 36(8): 1141-1145.

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