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研究生:李柏興
研究生(外文):Po-Hsing Li
論文名稱:多層核殼型聚吡咯/二氧化矽包覆鎳鋅鐵氧磁體奈米複材之製備及其電磁特性之研究
論文名稱(外文):Preparation and Electromagnetic Properties of Multilayered Core-Shell Structure of Polypyrrole/Silica-Coated Ni-Zn ferrite Nanoparticles
指導教授:謝達華謝達華引用關係
指導教授(外文):Tar-Hwa Hsieh
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:化學工程與材料工程系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:123
中文關鍵詞:核殼型二氧化矽/鎳-鋅鐵氧磁體奈米複材聚吡咯/二氧化矽/鎳-鋅鐵氧磁體複材飽和磁化量複介電常數介電損耗導磁損
外文關鍵詞:complex permittivitymagnetic lossdielectric lossmultilayered core-shell PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite nanocompositesaturation magnetization
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本論文係利用溶膠-凝膠燃燒與Stöber法,合成核殼型二氧化矽(SiO2)/鎳-鋅鐵氧磁體(Ni-Zn ferrite)先驅物。 再以CTAB及CSA為界面活性劑,於酸性環境下行原位聚合反應,製備聚吡咯(PPy)/SiO2/Ni-Zn ferrite之奈米複材。 結果顯示,以Stöber method可成功製備以Ni-Zn ferrite為核、SiO2為殼之核殼型SiO2/Ni-Zn ferrite奈米複材,其殼層厚度隨四乙基矽氧烷(TEOS)的增加而增加,厚度為10至25 nm;PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite複材則呈不規則之多層核殼結構,其形貌與界面活性劑濃度及種類有關。 磁性量測結果顯示,核殼型SiO2/Ni-Zn ferrite或多層核殼型PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite複材主要磁特性源自Ni-Zn ferrite,煆燒程序可有效提昇Ni-Zn ferrite之磁特性。 當煆燒溫度為1400℃時,其飽和磁化量(Ms)與導磁損耗在高頻部分有明顯的上昇,但隨TEOS添加量、Py單體濃度的增加而降低。 多層核殼型PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite複材之導電度與PPy附著量呈正比。 介電量測結果顯示,外層包覆SiO2殼層之SiO2/Ni-Zn ferrite奈米複材,Ms與複介電常數會降低,但其介電損耗卻較Ni-Zn ferrite為高。 以CTAB作為界面活性劑製備之多層核殼型PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite奈米複材,於300 MHz時有最大之介電損耗(其tan δ = 0.76),顯示此多層核殼複材在1.8 GHz以下有較佳的介電損耗。
Polypyrrole coated-silica/Ni-Zn ferrite(PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite) composites were synthesized by an in-situ polymerization method, where pyrrole (Py), cetyltrimethyl ammonium brombide (CTAB), camphorsulfonic acid(CSA) and SiO2/Ni-Zn ferrite nanoparticle act as monomer, surfactant and nuclear, respectively, in which the SiO2/Ni-Zn ferrite nanoparticle was prepared by the combination of the combustion and the modified Stöber method. Results showed that the thickness of silica coating on the surface of Ni-Zn ferrites nanoparticles increased gradually with increasing the tetraethylorthosilicate (TEOS) content. The PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite composite revealed a multilayer core-shell structure, where PPy is the outer shell of the composite with irregular morphology. The morphology of PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite composite is attributed to the surfactant/monomer molar ratio. For the room- temperature SQUID analysis, the magnetic properties of PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite and SiO2/Ni-Zn ferrite nanocomposites are mainly dominated by Ni-Zn ferrite nanoparticle. As the calcination temperature at 1400℃, the saturation magnetization(Ms) and magnetic loss(tan δμ) are significantly enhanced at high frequency, the values of Ms and tan δμ decreased with the increasing TEOS and Py content. As for 4-probes micro-ohmeter measurement, the conductivity of PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite composites increased with increasing the PPy content. For RF Impedance analysis, Ms and the complex dielectric (*) of the SiO2/Ni-Zn ferrite are reduced due to coated non-magnetic SiO2. The SiO2/Ni-Zn ferrite dielectric loss (tan δ) is higher than that of Ni-Zn ferrite. With CTAB as a surfactant, the multilayered core-shell structure of PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite nanocomposite has the maximum value of tan δ (tan δ = 0.76) at 300 MHz, suggesting the nanocomposites have good dielectric loss below 1.8 GHz.
目錄
中文摘要
ABSTRACT
目錄
表目錄
圖目錄
第一章 緒論
1-1 前言
1-2 研究動機
第二章 文獻回顧
2-1 導電高分子
2-1-1 外質型導電性高分子
2-1-2 本質型導電性高分子
2-2 聚吡咯
2-2-1 聚吡咯的合成方法與反應機構
2-2-2 聚吡咯的導電機制
2-3 介電理論
2-3-1 介電材料之巨觀特性
2-3-2 極化現象
2-3-3 介電損失
2-4 鐵氧磁體
2-4-1 軟磁材料
2-4-2 尖晶石鐵氧磁體與鎳-鋅鐵氧磁體
2-5 磁學簡介
2-5-1 磁性來源
2-5-2 磁滯曲線
2-5-3 磁化現象與初導磁率
2-5-4 磁化損耗
2-6 奈米粒子的化學特性
2-6-1 奈米粒子的表面披覆
2-6-2 溶膠-凝膠法製備核殼型奈米粒子
2-7 核殼型奈米粒子
第三章 實驗程序
3-1 實驗材料與藥品
3-2 儀器設備與樣品測定
3-3 實驗步驟
3-3-1 Ni-Zn ferrite奈米顆粒之製備
3-3-2 Ni-Zn ferrite之煆燒與球磨
3-3-3核殼型SiO2/Ni-Zn ferrite奈米複材之製備
3-3-4核殼型PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite奈米複材之製備
3-4 樣品代號說明
第四章 結果與討論
4-1 Ni-Zn ferrite
4-1-1 Ni-Zn ferrite之鑑定
4-1-2 Ni-Zn ferrite球磨細化之影響
4-2 SiO2/Ni-Zn ferrite
4-2-1不同殼層厚度SiO2/Ni-Zn ferrite之結構鑑定
4-2-2不同殼層厚度SiO2/Ni-Zn ferrite之磁學特性
4-3 PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite
4-3-1不同單體濃度PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite之結構鑑定
4-3-2不同界面活性劑PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite之結構鑑定
4-3-3不同形態組成PPy/SiO2/Ni-Zn ferrite之電磁特性
第五章 結論
第六章 參考文獻
第六章 參考文獻
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