合成具有磁可调光学特性的单分散铁磁性Co<sub>x</sub>Fe<sub>3−x</sub>O<sub>4</sub>胶体颗粒

DOI:10.1039/C8CE01702F 期刊:CrystEngComm 出版年份:2019 更新时间:2026-01-09 18:41:27
摘要: 采用一步水热法制备了尺寸均匀、组分可调的单分散CoxFe3-xO4胶体颗粒。磁学测量表明该材料具有典型铁磁性,在室温下饱和磁化强度(Ms)高达75.6 emu/g,矫顽力(Hc)为810 Oe。合成的胶体颗粒在水溶液中高度分散并呈现快速磁响应。在外加磁场诱导下,悬浮液中的胶体颗粒会组装成胶体阵列,选择性反射可见光从而在整个可见波长范围内产生明亮结构色。这一发现揭示:除传统超顺磁胶体颗粒(如Fe3O4、MFe2O4(M=Zn,Mg,Mn,Ni))外,具有较高矫顽力的硬磁CoxFe3-xO4也可作为构建磁响应胶体光子晶体的候选材料,有望应用于色彩显示、生物检测及防伪技术领域。
作者: Yanlin Li,Xuegang Lu,Sen Yang,Wenyuan Duan,Yin Zhang,Chao Zhou,Kaili Li,Yanjun Zhang,Qian Shi
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研究单分散铁磁性CoxFe3-xO4胶体颗粒的合成及其在构建具有可调光学特性的磁响应光子晶体中的应用。

水热法成功制备出具有可调磁性和光学特性的单分散铁磁性CoxFe3-xO4胶体颗粒。饱和磁化强度随钴含量增加而降低,矫顽力在x=0.75时达到峰值(810奥斯特)。这些颗粒在磁场作用下自组装成一维链状结构,产生可覆盖整个可见光谱的结构色。这表明铁磁性颗粒可用于制备磁响应光子晶体,为传感器、显示器和防伪领域的应用拓展了材料选择。未来工作应探索实际应用方案并开展更深入的机理研究。

晶粒尺寸和颗粒尺寸随钴含量变化的原因尚未完全明确,需要进一步研究。合成过程中的pH值变化可能影响颗粒尺寸,但这一点尚未得到确证。本研究仅限于CoxFe3-xO4颗粒,可能不适用于其他铁磁材料。针对特定应用场景的合成参数优化仍有待开展。

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