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高温改性锌铁尖晶石的晶体化学与磁性研究
  • ISSN号:1000-6524
  • 期刊名称:《岩石矿物学杂志》
  • 时间:0
  • 分类:P579[天文地球—矿物学;天文地球—地质学] P578.46[天文地球—矿物学;天文地球—地质学]
  • 作者机构:[1]造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京大学地球与空间科学学院,北京100871, [2]中国科学院上海应用物理研究所,上海201204
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(2014CB846001); 国家自然科学基金重点项目(41230103);国家自然科学基金项目(41272003&41522201) XAFS测试得到中国科学院上海应用物理研究所同步辐射光源BLl4W1线站各位老师的大力支持和指导,在此表示衷心感谢!
中文摘要:

尖晶石型矿物因其阳离子在氧四面体和氧八面体中所占比例的不同而分为正尖晶石、反尖晶石和过渡的无序结构尖晶石。本文以微米级锌铁正尖晶石(Zn Fe2O4)为初始研究对象,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线吸收精细结构谱(XAFS)、差热-热重分析(DTA-TGA)、磁性测试(M-H、ZFC-FC)等矿物学、热学和磁学测试手段综合分析了温度对其阳离子配位的影响。结果显示,随着温度的升高,原正尖晶石结构中四面体的ZnⅡ会逐渐与八面体中的FeⅢ发生交换,910℃左右时阳离子的交换速率出现最大值,并在1 200℃加热24 h后达到热动力学平衡,此时晶胞参数a从8.440 7减小到了8.437 2;同时尼尔温度(TN)由13 K升到了27 K,反映了由反铁磁性向亚铁磁性过渡的磁结构变化。本文研究认为,由粒径不同带来的体系能量的差异是造成微米级Zn Fe2O4在高温下阳离子交换行为与纳米级颗粒截然相反的根本原因。

英文摘要:

Spinel-type minerals can be classified into normal, inverse and disordered structure according to the different proportions of cation site occupancy at metal-oxygen tetrahedron and octahedron. In this paper, the authors chose micron-scale franklinite( Zn Fe_2O_4) as the original research object. Mineralogical, thermal and magnetic measurements, such as SEM, XRD, XAFS, DTA-TGA, M-H, ZFC-FC, were employed to investigate the influence and mechanism of high temperature on the cation site occupancy. The results show that the cationic exchange occurs between ZnⅡ and FeⅢ in tetrahedral and octahedral sites, respectively, along with the increasing temperature. The maximum exchange rate appears at around 910°C. Thermodynamic and kinetic equilibrium is realized after the sample is heated at 1 200℃ for 24 hours. The cell parameter( a) decreases from 8. 440 7 A to8 437 2 A, and the Neel temperature( TN) increases from 13 K to 27 K, changing antiferromagnetic order into the ferrimagnetic one. The particle size influences the energy of system, causing the completely opposite performance of cationic exchange for micro-Zn Fe_2O_4 and nano-Zn Fe_2O_4 at high temperature.

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期刊信息
  • 《岩石矿物学杂志》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会 中国地质学会岩石学专业委员会
  • 主办单位:中国地质学会矿物学专业委员会 中国地质科学院地质研究所
  • 主编:侯增谦
  • 地址:北京市百万庄路26号地质所
  • 邮编:100037
  • 邮箱:yskwzazhi@sohu.com yskw@chinajournal.net.cn
  • 电话:010-68328475
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6524
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1966/P
  • 邮发代号:82-52
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国地质文献预评数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:10602