超声喷雾热解制备球形掺Sm SrFe12O19粉末的高矫顽力

超声喷雾热解制备球形掺Sm SrFe12O19粉末的高矫顽力 | 上海瀚翎

铁酸锶（SrFe₁₂O₁₉）凭借成本低廉、化学稳定性优异、耐腐蚀性强等诸多优势，在永磁材料领域得到广泛应用，是极具实用价值的功能磁性材料。为进一步优化其磁学性能，提升矫顽力核心指标，本文采用氯化钾辅助超声喷雾热解法，成功制备出具有多孔球形形貌、高矫顽力的钐（Sm）掺杂铁酸锶粉体材料，系统探究了钐掺杂改性、微观结构演变与材料磁性能之间的内在关联。

本研究依托X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜及振动样品磁强计等多种表征手段，全面分析样品的晶体结构、元素组成、微观形貌与磁学参数，明确掺杂工艺及助剂对材料性能的调控机制。实验结果表明，在最优钐掺杂量为0.2的工艺条件下，经氯化钾辅助喷雾热解制备的铁氧体粉体展现出优异的磁性能，矫顽力可达7.286 kOe，饱和磁化强度达到56.422 emu/g。与未掺杂的纯铁酸锶样品相比，钐掺杂改性样品的矫顽力大幅提升39.23%，改性效果十分显著。

通过机理分析可知，材料矫顽力的大幅提升源于双重改性作用。一方面，钐元素的有效掺杂优化了晶体内部结构，改善了Fe³⁺离子间的超交换相互作用，有效强化了材料的磁各向异性；另一方面，氯化钾助剂的引入可调控晶体生长过程，有效细化六方片状铁酸锶晶粒尺寸，减小晶粒粒径，抑制磁畴壁移动，进一步提升材料矫顽力。本文结合晶体结构解析与微观形貌观测结果，深入阐释了双重因素协同调控矫顽力的作用机制。

研究通过向前驱体溶液中加入六水合硝酸钐，利用喷雾热解工艺成功制备出亚微米级钐掺杂铁酸锶粉体。通过精准调控前驱体中Sm³⁺离子掺杂比例，当掺杂配比为Sm₀.₂SrFe₁₁.₈O₁₉时，样品可获得6.698 kOe的超高矫顽力，相较于纯样品提升21.87%。晶体结构分析证实，钐离子可同时掺杂替代铁酸锶晶格中的锶位与铁位，且掺杂量大于0.2时，钐离子更倾向于占据晶格锶位，这一掺杂位点的选择性规律，为钐掺杂改性铁酸锶材料的工艺优化与性能调控提供了重要的理论支撑。

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