Nd、B掺杂Fe3N磁性纳米材料的研究

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1、分类号：O643单位代码：10183Nd研究生学号：N2015332165密级：公开、B掺杂Fe3N磁性纳米吉林大学材料的硕士学位论文研究Nd、B掺杂Fe3N磁性纳米材料的研究赵ThestudyofNdandBdopedFe3Nmagneticnanomaterials楠作者姓名：赵楠专业：物理化学吉吉研究方向：纳米功能材料林大指导教师：杨桦教授学培养单位：化学学院2018年5月Nd、B掺杂Fe3N磁性纳米材料的研究ThestudyofNdandBdopedFe3Nmagneticnanomaterials作者姓名：赵楠专业名称：物理化学指导教师：杨桦教授学

2、位类别：理学硕士论文答辩日期：2018年5月26日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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

3、识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2018年5月26日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□√硕士□博士学科专业：物理化学论文题目：Nd、B掺杂Fe3N磁性纳米材料的研究作者签名：指导教师签名：20

4、18年5月26日作者联系地址（邮编）：130012吉林省长春市吉林大学前卫南区作者联系电话：15754332915摘要Nd、B掺杂Fe3N磁性纳米材料的研究Fe3N作为备受瞩目的磁性纳米材料具有高硬度、高饱和磁化强度、耐摩擦等优异物理性能。并且在替代稀有及昂贵的贵金属催化剂领域也有潜在应用。但是合成Fe3N磁性纳米材料的氮源氨气毒性较大且污染严重，限制了Fe3N磁性纳米材料的应用与发展。因此探索一条绿色的简单可行的合成Fe3N磁性纳米材料方法是十分重要的。另外，许多研究表明，杂原子的掺杂会给主体材料的性能带来较大影响，比如改善主体材料的磁性能，或者给材料带来

5、其他更加优异的新的性能等。本论文通过一种简单方法合成了单相的Fe3N、(Fe1-xNdx)3N、Fe3N1-xBx磁性纳米材料，主要内容如下：1、通过一种简单易操作的途径成功的合成了Fe3N磁性纳米材料，其中以乙二胺代替氨气作为氮源来降低毒性并减少环境污染，同时确定了合成Fe3N磁性纳米材料的最佳条件。通过XRD表征发现得到的产物为结晶性良好的单相Fe3N磁性纳米材料。SEM和TEM结果发现产物具有规则的棒状形貌，Fe3N纳米颗粒被大量的无定形碳包覆。EDS和XPS测试表明产物为富碳、富氮的Fe3N磁性纳米材料。VSM结果表明产物具有较高的矫顽力和剩磁。2、

6、为使Fe3N磁性纳米材料获得更好的磁性能，我们以NdCl3·6H2O为掺杂剂对Fe3+3N磁性纳米材料进行掺杂。在经过大量实验后，确定Nd的最大掺杂浓度为5%。通过XRD、SEM、TEM、EDX以及XPS等一系列表征，对(Fe1-xNdx)3N磁性纳米材料的结构组成、形貌进行了细致的研究，证明Nd3+成功的掺进了Fe3N的晶格。VSM结果表明稀土离子Nd3+的掺入会提高材料的矫顽力，并在掺杂浓度为3%时达到最大。3、为拓展Fe3N磁性纳米材料的应用，我们以H3BO3为掺杂剂对Fe3N磁性纳米材料进行掺杂。通过一系列实验确定B的最大掺杂浓度为20%。XRD、X

7、PS以及VSM表征证明B成功的掺入到碳层中，并对材料的磁性能造成影响。TEMI结果表明Fe3N纳米颗粒被一层石墨相碳层包覆。此外，还探索了Fe3N1-xBx磁性纳米材料在碱性条件下对HER的催化活性，结果发现以Fe3N0.8B0.2磁性纳米材料为催化剂，在电流密度为10mV/cm2时，其过电势仅为216mV，塔菲尔斜率仅为133mV/dec。关键词：Fe3N，Nd，B，磁性材料，矫顽力，电化学IIAbstractThestudyofNdandBdopedFe3NmagneticnanomaterialsAaahigh-profilemagneticnanom

8、aterial,Fe3Npossessesexcel