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研究生:張郁川
研究生(外文):Chang, Yu-Chuan
論文名稱:含鐵磁性奈米粒子之合成與特性研究
論文名稱(外文):Synthesis and Characterization of Iron-containing Magnetic Nanoparticles Properties
指導教授:林春榮林春榮引用關係
指導教授(外文):Lin, Chun-Rong
口試委員:李文仁宋皇輝
口試委員(外文):Li, Wen-RenSung, Huang-Huei
口試日期:2019-07-15
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東大學
系所名稱:應用物理系碩士班
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:熱裂解四氧化三鐵磁黃鐵礦磁性奈米粒子
外文關鍵詞:thermal pyrolysismagnetitepyrrhotitemagnetic nanoparticles
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  傳統上使用熱裂解法(thermal pyrolysis)製備奈米粒子需要通氬氣或氮氣以達到無氧的氣氛,本研究不通氣體,而是利用正十六胺(1-Hexadecylamine, HDA)在高溫下會釋出氮氣以達到無氧的氣氛,合成出磁性奈米粒子。磁鐵礦Fe3O4奈米粒子方面,反應溫度為200 °C至 380 °C,使用X射線粉末繞射儀(XRD)、穿透式電子顯微鏡(TEM)、振動樣品磁化儀(VSM)、磁圓二色性光譜儀(MCD)進行量測並分析樣品的晶體、磁性與磁光特性。透過MCD光譜透過擬合的過程,分辨出七個不同能帶的轉移過程,這些轉移過程都牽涉到鐵的3d軌域。磁黃鐵礦Fe1-xS奈米粒子方面,反應溫度為360、380和400 °C,將樣品量測常溫和高溫條件下的XRD與VSM。透過高溫量測VSM的結果可以得知Fe1-xS在約400 K時磁化量增加,當溫度到達約600 K磁化量又降低。
  To create an atmosphere without oxygen, the traditional thermal pyrolysis process needs to use argon or nitrogen, but in this work, we used 1-Hexadecylamine which it can release nitrogen in high temperature. For magnetite Fe3O4 nanoparticles, the samples were synthesized at 200°C to 380°C, and the particles sizes were 4.8 to 13.3 nm. The samples were characterized with X-ray powder diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM), vibrating sample magnetometer (VSM), and magnetic circular dichroism (MCD). In magneto-optical measurement, we observed the absorption bands were related to Fe 3d orbits. Further we fitted the MCD spectra with the 7-band transfer. For pyrrhotite Fe1-xS nanoparticles, the samples were synthesized at 360, 380, and 400 °C. The samples were characterized with the temperature dependence XRD and VSM measurement. The temperature dependence VSM data showed that the magnetic properties enhanced near 400 K, and decreased near 600 K
誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii

第一章 緒論 1
 1.1 前言 1
  1.1.1 四氧化三鐵Fe3O4介紹 1
  1.1.2 鐵硫化合物 3
  1.1.3 硫複鐵礦Greigite Fe3S4 3
  1.1.4 磁黃鐵礦 Pyrrhotite, Fe1-xS (0 < x < 0.125) 4
  1.1.5 2C,隕硫鐵 Troilite,Fe1-xS (0 < x < 0.05) 5
  1.1.6 1C,高溫、無序型態 6
  1.1.7 4C,Fe7S8,Fe1-xS: x=0.125±0.05 6
  1.1.8 NC,Fe1-xS: 0.08≤x≤0.11 6
  1.1.9 NC結構的磁黃鐵礦的轉換 8
 1.2 研究動機 9
第二章 理論基礎 10
 2.1 磁性的基本理論 10
  2.1.1 磁性來源 10
  2.1.2 磁性分類 11
 2.2 磁光特性原理 14
  2.2.1 異常塞曼效應 14
  2.2.2 法拉第旋轉原理 14
  2.2.3 磁光柯爾效應 16
  2.2.4 磁圓二色性效應 17
  2.2.5 介電常數張量與符號設定 18
  2.2.6 康頓-莫頓(福格特)效應 19
  2.2.7 磁圓二色效應與法拉第效應之關係 20
 2.3 拉曼散射原理 22
  2.3.1 拉曼散射與紅外光譜吸收 22
  2.3.2 拉曼散射 24
  2.3.3 波數 25
第三章 實驗方法與儀器原理 26
 3.1 實驗藥品與器材 26
 3.2 實驗方法 27
 3.3 實驗分析特性及實驗設備 29
  3.3.1 X射線粉末繞射儀(XRD) 29
  3.3.2 穿透式電子顯微鏡(TEM) 31
  3.3.3 震盪樣品磁化儀(VSM) 32
  3.3.4 磁圓二色光譜儀(MCD) 33
  3.3.5 拉曼光譜儀 (Raman spectroscopy) 34
第四章 結果與討論 35
 4.1 磁鐵礦Fe3O4 之特性分析 35
  4.1.1 XRD晶體結構分析 35
  4.1.2 穿透式電子顯微鏡(TEM)量測分析 36
  4.1.3 振盪樣品分析儀(VSM) 37
  4.1.4 拉曼光譜儀分析 39
  4.1.5 磁圓二色光譜儀分析(MCD) 40
 4.2 磁黃鐵礦Fe1-xS 之特性分析 48
  4.2.1 XRD晶體結構分析 48
  4.2.2 穿透式電子顯微鏡(TEM)量測分析 50
  4.2.3 振盪樣品分析儀(VSM) 52
第五章 結論 58
參考文獻 60
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