（材料学专业论文）尺寸形貌可控磁性纳米粒子的制备及表征.pdf

1 - 一 f a b r i c a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fs i z ea n ds h a p e c o n t r o l l a b l e m a g n e t i cn a n o p a r t i c l e s b y l i f a n g b e ( z h o n g y u a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y ) 2 0 0 6 ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q ui r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f d o c t o ro fs c i e n c e i n ma t e r i al ss c i e n c e i nt h e g r a d u a t es c h o o i l a n z h o uu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o ry a n gr u i c h e n g j u n e ，2 0 1 1 j 芏 兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名： 瑾荡 口期：c 年 6 月舌日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留并向国家有关部l 、j 或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权兰州理l 大学可以将本学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，町以采用影印、缩印或扪捕等复制手段保存和汇 编本学位论文。f 司时授权中围科学技术信，电、研究所将本学位论文收录到中 国学位论文全文数据库，并通过嘲络向社会公众提供信息服务。 作者签名： 导师签名： 李伤 膨彬曲 日期：0 纠7 年 臼期：加i f 4 月磐日 多月扩 曰 一 1 6 1 磁性理论模拟2 8 1 6 2 熟处理对f e p t 纳米颗粒磁性能的影响3 0 1 7f e p t 纳米颗粒的形貌控制3 3 1 7 1 形貌控制理论基础3 3 1 7 2 表面活性剂在各向异性f e p t 纳米颗粒制备中的应用3 9 1 8f e 3 0 4 纳米颗粒研究现状概述4 2 1 9 本课题的动机与研究内容4 5 第二章n a b 8 4 还原f e n 纳米颗粒的制备及表征4 6 i 岔 尺寸形貌可控磁性纳米颗粒的制各及其表面功能化研究 2 1 引言4 6 2 2 实验部分4 6 2 2 1 实验试剂4 6 2 2 2 仪器和设备4 7 2 2 3 实验流程4 7 2 2 4f e p t 纳米颗粒的热处理4 8 2 3 表征方法4 8 2 3 1x 射线衍射4 8 2 3 2t e m 形貌分析4 8 2 3 3 磁性能分析4 8 2 4 实验结果分析及讨论4 9 2 4 1x r d 物相分析4 9 2 4 2t e m 形貌分析51 2 4 3 磁性能分析5 2 2 5 本章小结5 3 第三章多重还原法f e p t 纳米颗粒的制备及表征5 4 3 1 前言5 4 3 2 实验部分5 5 3 2 1 实验试剂5 5 3 2 2 仪器和设备5 6 3 2 3 实验过程5 6 3 2 4f e p t 纳米颗粒的热处理5 7 3 2 5 表征手段5 7 3 3 结果分析5 7 3 3 1x r d 物相分析5 7 3 3 2t e m 形貌分析5 9 3 3 3 磁性能分析6 0 3 4 本章小结6 2 第四章蠕虫状f e p t 纳米颗粒的制备及表征6 3 4 11 葑言6 3 4 2 实验部分6 3 4 2 1 实验试剂6 3 4 2 2 仪器和设备6 4 4 2 3 实验过程6 4 4 2 4 表征手段6 5 n 【一 博士学位论文 4 3 结果分析6 5 4 3 1x r d 物相分析6 5 4 3 2t e m 形貌表征6 6 4 3 3 磁性能分析6 7 4 4 本章小结6 8 第五章s d b s 对f e p t 纳米颗粒尺寸及形貌的影响6 9 5 1 引言6 9 5 2 实验部分6 9 5 2 1 实验试剂6 9 5 2 2 仪器和设备7 0 5 2 3 实验过程7 0 5 2 4f e p t 纳米颗粒的热处理7 l 5 2 5f e p t 纳米颗粒的表征7 l 5 3 结果与讨论7l 5 3 1x r d 物相分析7 1 5 3 2t e m 形貌表征7 2 5 3 3 磁性能分析7 4 5 4 本章小结7 6 第六章p e g 诱导花状f e p t 纳米颗粒自组装。7 7 6 1 前言7 7 6 2 实验部分7 7 6 2 1 实验试剂7 7 6 2 2 仪器和设备7 8 6 2 3 实验过程7 8 6 2 4f e p t 纳米颗粒的表征7 9 6 3 结果及讨论7 9 6 3 1x r d 物相分析7 9 6 3 2t e m 形貌表征8 0 6 3 3 磁性能检测8 1 6 4 本章小结8 2 第七章表面活性剂复配对f e p t 纳米颗粒形貌影响8 3 7 1 前言8 3 7 2 实验部分8 3 7 2 1 实验试剂8 3 7 2 2 仪器和设备8 4 m 尺寸形貌可控磁性纳米颗粒的制备及其表面功能化研究 7 2 3 实验过程8 5 7 2 4 表征手段8 5 7 3 结果及讨论8 6 7 3 1x r d 物相分析8 6 7 3 2t e m 形貌分析8 6 7 3 3 磁性能分析8 7 7 4 本章小结8 8 第八章油酸油胺对f e p t 纳米颗粒尺寸和形貌影响9 0 8 1 前言9 0 8 2 实验部分9 0 8 2 1 实验试剂9 0 8 2 2 仪器和设备9l 8 2 3 实验过程9 1 8 2 4 表征手段9 2 8 3 结果及讨论9 2 8 3 1x r d 物相分析9 2 8 3 2t e m 形貌分析9 3 8 4 本章小结9 5 第九章f e 3 0 4 形貌控制及其s i 0 2 包覆研究。9 6 9 1 前言9 6 9 2 实验部分9 6 9 2 1 实验试剂9 6 9 2 2 仪器和设备j 9 7 9 2 3 实验过程9 7 9 2 3 1f e 3 0 4 纳米颗粒的制备9 7 9 2 3 2f c 3 0 4 s i 0 2 纳米颗粒的制备9 8 9 3 实验结果与讨论9 9 9 3 1t e m 形貌分析9 9 9 3 2x r d 物相分析10 l 9 4f 0 3 0 4 s i 0 2 复合纳米颗粒结果及表征l0 3 9 4 1x r d 分析10 3 9 4 2t e m 分析10 3 9 4 3v s m 分析10 4 9 5 本章小结1 0 5 j i 论1 0 6 i v l _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 。- _ - _ _ _ 一 j 博士学位论文 参考文献1 0 7 ；l ! i ! 谢1 3 5 博士期间发表论文情况1 3 6 v 1一 博士学位论文 摘要 磁性纳米材料是一种应用潜力巨大的磁记录材料，在生物医学领域 也有广泛的用途，是纳米材料研究的热点之一。本文主要综述了f e p t 纳 米材料的研究最新进展，并利用x r d 、t e m 、v s m 等手段对所制 f e p t f e 3 0 4 纳米颗粒进行表征。主要内容如下： 1 选择f e ( a e a c ) 3 和h 2 p t c l 6 6 h 2 0 作为制备f e p t 纳米颗粒的前驱体，分 别利用n a b h 4 一步还原；n a b h 4 和v c 多重还原；l ，2 十二烷二醇多 元醇还原法制备出了单分散f e p t 纳米颗粒。考查了表面活性剂对f e p t 纳米颗粒尺寸形貌以及磁性能的影响： 2 利用n a b h 4 一步还原法制备单分散的f e p t 纳米颗粒。考查该体系下表 面活性剂对f e p t 纳米颗粒尺寸形貌以及磁性能的影响。结果显示：表 面活性剂p v p 的用量对所制备f e p t 纳米颗粒的尺寸无明显作用，但 却影响f e p t 纳米颗粒相变：p v p 对f e p t 纳米颗粒的相变起“催化”作 用，适量的p v p 诱导纳米颗粒的相变。当调节表面活性剂p v p 单体与 f e p t 前驱体的摩尔比( p v p f e p t ) 为7 时，所制得的f e p t 纳米颗粒经 过5 0 0 保温3 0m i n 热处理后，矫顽力高达5 2k o e ； 3 选择c t a b 作为表面活性剂，在n a b h 4 一步还原体系下，制备出了蠕 虫状f e p t 纳米颗粒。颗粒的尺寸与c t a b 的浓度有关，随着c t a b 浓 度的增加而变大。c t a b 双层微胶束结构的形成对于各向异性纳米结 构的生长起到关键作用。我们推测c t a b 自发形成了蠕虫状的纳米胶 束，为f e p t 纳米颗粒的形貌控制提供软模板，同时也使得磁性能也大 不相同。 4 选用十二烷基苯磺酸钠( s d b s ) 作为表面活性剂，利用n a b h 4 一步 还原法，通过控制表面活性剂与前驱体的摩尔比 ( s d b s f e p t ) ，成 功制备出球形、不规则片状和树枝状纳米结构。当s d bs f e p t 为9 ：l 时显示磁能积相对最大，这与f e p t 纳米颗粒的形貌有关。 5 选用聚乙二醇作为表面活性剂，室温下制备出了花状自组装的f e p t 纳 米颗粒。颗粒形貌主要由平均粒径分别为l9 2n m 和4 9n m 的梭形和 球形颗粒组成。这些梭形的“花瓣”和球形的“花蕊自组装形成大小不 等的花状结构。我们推测，纳米颗粒的花状自组装主要是表面活性剂 尺寸形貌可控磁性纳米颗粒的制各及其表面功能化研究 集合的结果。v s m 显示饱和磁化强度m s 是相同条件下p v p 作为表面 活性剂时的18 倍。 6 选择复配型表面活性剂柠檬酸和聚乙二醇( p e g ) 、油酸和油胺，以及 单一型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠( s d b s ) 对f e p t 纳米颗粒进行 修饰，比较了三者在f e p t 纳米颗粒形貌及磁性能上的作用区别。复配 型表面活性剂有利于诱导生成各向异性纳米结构，聚合物表面活性剂 p e g 和柠檬酸复配诱导生成了棒状和米粒状纳米结构；室温下颗粒的 饱和磁化强度m s 差别很大，球形颗粒m s 相对最大，而棒状颗粒m s 相对较小。 7 以多元醇1 ，2 十二烷二醇为还原剂，在表面活性剂油酸和油胺及二苄 醚的环境中，成功制备出单分散的f e p t 纳米颗粒。通过改变油酸油胺 的体积比，制备出2 3 8 8 n m 的f e p t 纳米颗粒，随油酸油胺体积比的 增加，颗粒粒径逐渐减小，四边形颗粒的数目也随着减小。 8 用n a b h 4 和抗坏血酸v c 多重还原法制备f e p t 纳米颗粒，考查了热处 理温度对f e p t 纳米颗粒磁性能的影响。随着热处理温度的升高矫顽力 变大，6 0 0 时可达3 k o e ，但是在高温区( 5 5 0 及以上) 矫顽力的变 化并不明显，这主要是由高温退火过程中纳米颗粒的团聚导致的。 9 在表面活性剂油酸和油胺，液相环境二苄醚体系中，采用多元醇还原 法，利用1 ，2 十二烷二醇还原前驱体乙酰丙酮铁f e ( a c a c ) 3 ，通过表 面活性剂和金属前驱体以及液相环境的共同作用，制备出了单分散六 边形f e 3 0 4 纳米颗粒，考查了表面活性剂油酸油胺的浓度对纳米颗粒 尺寸形貌的影响。结果显示：与未使用表面活性剂相比，油酸油胺的 使用抑制了颗粒的生长，颗粒尺寸明显变小；适量浓度的表面活性剂 使颗粒的尺寸和形貌更均匀。 a bs t r a c t m a g n e t i cn a n o p a r t i c l ei s a ni m p o r t a n tc l a s so fr e c o r d i n gm e d i aw i t h h u g ep o t e n t i a la p p l i c a t i o ni nt h eb i o m e d i c i n ef i e l d sw h i c hh a sb e c o m e o n e o ft h eh o tp o i n t sf o rn a n o t e c h n o l o g yr e s e a r c h t h i sp a p e rr e v i e w s r e c e n t a d v a n c e si nf e p tn a n o p a r t i c l e sr e s e a r c hp r o g r e s sa n dc h o s ex r d ，t e m ， v s mt e e h n i q u e st oc h a r a c t e r i z et h ea s s y n t h e s i z e df e p t f e 3 0 4 n a n o p a r t i c l e s t h em a i nc o n t e n t sa r ef o l l o w i n g ： 1 u s i n gf e ( a c a c ) 3a n dh 2 p t c l 6 6 h 2 0a sp r e c u r s o r s ，v i an a b h 4 o n e - s t e p r e d u e t i o nc o m b i n ew i t hv et w o s t e pr e d u c t i o na sw e l la sp o l y o l r e d u c t i o np r o c e s st os y n t h e s i sf e p tn a n o p a r t i c l e s w es t u d yt h ee f f e c to f s u r f a c t a n to nt h es i z e ，m o r p h o l o g ya n dm a g n e t i cp r o p e r t i e so ft h e a s s y n t h e s i z e df e p tn a n o p a r t i e l e 2 am e t h o do fo n e s t e pr e d u c t i o nb yn a b h 4i nt h ep r e s e n c eo fs u r f a c t a n t p o l y ( n v i n y l 一2 - p y r r o l i d o n e ) ( p v p ) w a se m p l o y e dt op r o d u c e m o n o d i s p e r s ef e p tn a n o c r y s t a l s t h er e s u l t sc o n f i r m t h a tt h ep v p c o n t e n t sh a v ea ne f f e c to nt h et r a n s i t i o nd e g r e ew h i l en os i g n i f i c a n t e f f e c to nt h ep a r t i c l e ss i z e w ec o n s u m et h ep v pm o s tp r o b a b l yp l a y st h e r o l eo ft h e “c a t a l y s t ”，p r o p e ra m o u n to fp v p i n d u c e st h ee a s i e r t r a n s f o r m a t i o no ft h en a n o c r y s t a l s t h eh i g h e s tc o e r c i v i t yo f5 2k o e w a so b t a i n e d w i t ht h ea d j u s t e dp v pif e p tm o l a rr a t i oo f7w h e n a n n e a l e da t5 0 0 f o r3 0r a i n 3 ac o n v e n i e n ts u r f a c t a n tc t a bw a sc h o s et oa s s i s ts y n t h e s i so f w o r m _ l i k e f e p tn a n o p a r t i c l e s t h es h a p ea n ds i z ee v o l u t i o nr a n g i n gf r o mw o r m 。l i k e t os p h e r i e a la n df r o m4t o8n mw e r eo b s e r v e d ，r e s p e c t i v e l y g r o w t ho f w o r m 1 i k en a n o p a r t i e l e sw a sm o n i t o r e db yn a n o - m i c e l l e sf o r m e db y s u r f a c t a n tc t a b f u r t h e rm a g n e t i ca n a l y s i sa l s or e v e a l e dt h e m o d i f i c a t i o no fm sa r i s ef r o ma n i s o t r o p i cs h a p eo fn a n o p a r t i c l e s 4 f e p tn a n o p a r t i c l e sw i t hd i f f e r e n tm o r p h o l o g i e sw e r es u c c e s s f u l l y p r e p a r e di nt h ep r e s e n c eo fs u r f a c t a n ts o d i u md o d e c y lb e n z e n es u l f o n a t e ( s d b s ) w i t ht h ea d d i t i o no fd i f f e r e n tm o l a rr a t i oo fs u r f a c t a n ts d b st o p r e c u r s o r sf e p t ( s d bs f e p t ) b yao n e s t e pn a b h 4 r e d u c t i o na p p r o a c h m 尺寸形貌可控磁性纳米颗粒的制备及其表面功能化研究 a n dt h em o r p h o l o g i e ss h o ws p h e r i c a l ，i r r e g u l a rs c h i s t o s ea n dd e n d r i t i c s t r u c t u r ew h e nc h a n g i n gt h em o l a rr a t i oo fs d b s f e p t a n dt h em a g n e t i c e n e r g yp r o d u c ts h o wt h el a r g e s ta ts d bs f e p t = 9 ：1 w ed e d u c et h i si s t h er e s u l to fd i f f e r e n c e si nn a n o p a r t i c l em o r p h o l o g y 5 f e p tn a n o p a r t i c l e sw i t hf l o w e r l i k ea s s e m b l ya r es y n t h e s i z e da tr o o m t e m p e r a t u r ew h e nc h o s ep e ga st h es u r f a c t a n t t h es h a p e sa r ec o m p o s e d o ff u s i f o r ma n ds p h e r i c a lw i t ht h em e a ns i z e so f19 2n ma n d4 9n m r e s p e c t i v e l y t h e s ef u s i f o r m “p e t a l s a n ds p h e r i c a l s t a m e n s w e r e f o u n dt oa s s e m b l ei n t of l o w e r l i k es t r u c t u r e s w es u g g e s tt h ef o r m a t i o n o ff l o w e r l i k ea s s e m b l eo ff e p tn a n o p a r t i c l e si sr e s u l tf r o mt h e s u r f a c t a n ta s s e m b l a g e v s mi n d i c a t e st h a tm sn e a r l ye i g h t e e n - f o l d i n c r e a s ew h e nc o m p a r e dt on a n o p a r t i c l e ss y n t h e s i z e du n d e ri d e n t i c a l c o n d i t i o n se x c e p tf o ru s i n gp v pa ss u r f a c t a n t 6 t h ec o m p l e xs u r f a c t a n t so l e i ca c i da n do l e y l a m i n e ；c i t r i ca c i da n d 7 8 p o l y e t h y l e n eg l y c o l ( p e g ) a sw e l la ss i n g l es u r f a c t a n ts o d i u md o d e c y l b e n z e n es u l f o n a t e ( s d b s ) w e r ec h o s et os t a b i l i z et h ef e p tn a n o p a r t i c l e s t h ec h a r a c t e r i z a t i o n si n d i c a t et h a tt h ec o m p l e xs u r f a c t a n t si n d u c e dt o p r o d u c ea n i s o t r o p i cm o r p h o l o g i e s ，a n dt h ec o m p l e xs u r f a c t a n t sp e ga n d c i t r i ca c i dl e a dt or i c e - s h a p ea n dr o d s h a p en a n o s t r u c t u r e v s mr e s u l t s s h o wt h a tt h es p h e r i c a lp a r t i c l e sh a v et h el a r g e s tm sw h i l et h er o d s h a p e n a n o p a r t i c l e sp o s s e s st h es m a l l e s tm s f e p tn a n o p a r t i c l e sa r es y n t h e s i z e da tr o o mt e m p e r a t u r eb yp o l y o l1 ， 2 - d o d e c a n e d i o lr e d u c t i o ni n 。t h ep r e s e n c eo fo l e i ca c i d ，o l e y l a m i n ea n d d i b e n z y le t h e r t h ep a r t i c l e ss i z ew e r et u n e df r o m2 3 - 8 8 n mb yv a r y i n g t h ev o l u m er a t i oo fo l e i ca c i d o l e y l a m i n e ，t h es i z ea n dn u m b e ro f q u a d r i l a t e r a lp a r t i c l e si n c r e a s ew i t ht h ea m o u n to fo l e y l a m i n e m u l t i s t e pn a b h 4c o m b i n ew i t ha s c o r b i ca c i dr e d u c t i o np r o c e s sw a s c h o s et os y n t h e s i sf e p tn a n o p a r t i c l e s t h ee f f e c t so fa n n e a l i n g t e m p e r a t u r e so nt h em a g n e t i cp r o p e r t i e so ff e p th a v eb e e ni n v e s t i g a t e d t h er e s u l t sc o n f i r m e dt h a tt h ea n n e a l i n gt r e a t m e n tc a u s e da ni n c r e a s eo f c o e r c i v i t ya sh i g ha s3 k o ea t6 0 0 h o w e v e rt h ei n c r e s c e n to f c o e r c i v i t yw a ss l i g h ta th i g ht e m p e r a t u r e so f55 0 w h i c hm a yb e c a u s e db yt h ea g g l o m e r a t i o no fn a n o p a r t i c l e sd u r i n gt h ea n n e a l i n g t r e a t m e n t i v 博士学位论文 9 b a s e do nt h ec o o p e r a t i o no fs u r f a c t a n t s ，m e t a lp r e c u e s o ra n dl i q u i d e n v i r o n m e n t ，m o n o d i s p e r s em a g n e t i t e ( f e 3 0 4 ) n a n o p a r t i c l e sh a v eb e e n p r e p a r e db y1 ，2 一d o d e c a n e d i o lr e d u c t i o no fi r o na c e t y l a c e t o n a t e ( f e ( a c a c ) 3 ) i nt h ep r e s e n c eo fo l e i ca c i d ，o l e y l a m i n ea n dd i b e n z y le t h e r t h ee f f e c to fs u r f a c t a n t sc o n c e n t r a t i o no nt h ep a r t i c l e ss i z ea n d m o r p h o l o g yw e r ee x a m i n e d c o m p a r e dw i t hp a r t i c l e ss y n t h e s i z e d w i t h o u ts u r f a c t a n t s ，t h eu s eo fo l e i ca c i da n do l e y l a m i n es u p p r e s s e dt h e g r o w t ho fm a g n e t i t en a n o p a r t i c l e sa n dg a v er i s et os m a l l e rp a r t i c l es i z e i na d d i t i o n s u i t a b l ec o n c e n t r a t i o no fs u r f a c t a n t sm a k e sf o rt h e u n i f o r m i t yo fp a r t i c l e ss i z ea n ds h a p e v 博士学位论文 第一章绪论 1 1 纳米材料与纳米科技 由于纳米材料通常展现出不同于块体材料新颖的物理、化学、及生 物特性，世界各先进国家对其发展莫不表示高度的重视，并投入广大的 人力与财力，进行相关材料的制备、特性与应用研究，使得纳米科技成 为2 1 世纪对经济、国防和社会产生重大影响的技术革命【i 2 】。 所谓纳米科技，它是研究尺寸在0 1 10 0n m 之间物质组成体系的运 动规律和相互作用以及可能的实际应用等科学技术问题。目前已经衍生 出很多以纳米材料科学为基础的交叉学科，例如：纳米机械和工程学、 纳米材料学、纳米电子学等【3 1 。 图1 1 原子、纳米粒子、生物体的尺寸大小比较【 f i g1 1c o m p a r i s o no ft h es i z e so fa t o m s ，n a n o p a r t i c l e s ，a n db i o l o g i c a le n t i t i e s 任何材料，在三个维度之中，至少一个维度的长度在纳米级( 也就 是介于0 1 10 0n m 之间) 就称之为纳米材料。上图1 1 直观的比较了原子、 纳米粒子和生物分子的尺寸大小【4 1 。纳米材料在结构上可以分为以下几 种形式：颗粒状( 零维纳米材料0 d ) 、柱状或线状( 一维纳米材料1d ) 、 片状( 二维纳米材料2 d ) ，以及三维纳米晶等。依据纳米材料的属性分 类则包含：金属纳米材料、氧化物纳米材料、硫化物纳米材料、碳( 硅) 化合物纳米材料、氮( 磷) 化合物纳米材料、含氧酸盐纳米材料、复合 单个原子受到附近原子的影响减小，形成非连续的离散电子能隙，从而 使磁学、电学、光学性质呈现出与宏观物质截然不同的反常特性。 1 3 材料的磁学性质与磁性纳米材料 磁性材料与人类生活息息相关，一直以来都受到科研工作者的重视， 2 博士学位论文 并得到了广泛的应用。例如：磁记录、磁流体、催化、生物科学等相关 领域。磁性纳米材料由于表现出与块体材料不同的磁性能，更是备受研 究工作者的关注【l l 】。 材料的基本组成是由各种不同的原子或离子规则的堆叠架构成一个 基本单位，称为单位晶胞( u n i tc e l l ) ，并以此单位晶胞在三维空间中重 复架构而成。因此，要使材料具有磁性，其单位晶胞内必须具有磁矩 ( m a g n e t i cm o m e n t ) ，但并非单位晶胞内所有原子或者离子，都必须具 有磁矩。 磁性起源于磁矩，而物质的磁性是物质原子磁矩间的排列，或磁矩 的交互作用所形成的。磁矩的产生主要是原子或离子中的电子运动所形 成的，而原子磁矩主要有三个来源：电子轨道磁矩、电子自旋磁矩、原 子核磁矩。原子核运动所产生的磁矩，常被厨围的原子抑制，磁矩的来 源主要来自于原子轨道运动和自旋运动。 1 3 1 磁材料的种类 磁矩使物质具有磁性，而磁矩的排列( m a g n e t i cs p i n ) 就决定了物质 磁性的强弱，使物质存在不同的磁性体。磁矩在外加磁场的作用下，磁 化强度的大小可用来判断物质磁性的种类，其关系式为： ， m = xh m 为物质在外加磁场作用下所产生的磁化量( m a g n e t i z a t i o n ) ；x 为 物质的磁化率( m a g n e t i cs u s c e p t i b i l i t y ) ；h 为外加磁场强度( m a g n e t i cf i e l d s t r e n g t h ) 。磁化率意义为物质磁化的难易度，依据磁化率的大小，物质 的磁性可以分为顺磁性体( p a r a m a g n e t i s m ) 、反磁性体( d i a m a g n e t i s m ) 、 强磁性体，其中强磁性体又可细分为铁磁性体( f e r r o m a g n e t i s m ) 和铁氧 磁性体( f e r r i m a g n e t i s m ) 。 1 3 2 磁滞回线 对磁性材料而言，可以用磁滞回线的形状及大小，来显示磁性材料 的优劣。对于上述磁性材料的分类，只有铁磁性和铁氧磁性材料拥有磁 滞现象，从而具有实用价值。如图1 2 所示【1 2 】，在定温下，从去磁场状 态( d e m a g n e t i z e ds t a t e ) ，即无任何外加磁场( h = o ) 与磁化强度( m = o ) 的状态开始，磁化强度随着磁场强度的增加而增加，而当外加磁场减小 时，铁磁性材料的磁化曲线并不按着原路返回，称之为磁滞现象 ( h y s t e r e s i s ) 。再反向增加磁场，使磁化也反向增加，最后达到反向饱 和状态，磁场再转向，就会使磁化曲线形成封闭圈( h y s t e r e s i sl o o p ) 。 涉及到磁滞回线的物理名词： 3 尺寸形貌可控磁性纳米颗粒的制各及其表面功能化研究 m s 饱和磁化强度，