缺陷诱导的Cr掺杂TiO_2纳米粉末的铁磁性  

Ferromagnetism Induced by Defects in Cr-doped TiO_2 Nanopowders

作　　者：赵倩[1,2] 吴萍[2] 

机构地区：[1]内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,省部共建国家重点实验室培养基地,数理与生物工程学院应用物理系,包头014010 [2]天津大学理学院,现代材料物理研究所应用物理系,天津市低维功能材料物理与制备技术重点实验室,天津300072

出　　处：《无机材料学报》2013年第10期1098-1102,共5页Journal of Inorganic Materials

基　　金：国家自然科学基金(51074112);天津市自然科学基金重点项目(11JCZDJC22100);内蒙古自治区科技厅项目(01311005);内蒙古科技大学创新基金(2011NCL003)~~

摘　　要：用溶胶-凝胶法制备了金红石Ti1-x Crx O2(x=0、0.04、0.08)纳米粉末。磁性测量结果显示,制备的Cr掺杂金红石TiO2纳米粉末具有室温铁磁性,样品x=0.04和0.08的饱和磁化强度Ms分别为0.55×10-3和1.6×10-3emu/g,(emu/g=4π×10 7Wb m/kg)矫顽力Hc分别为220和40 Oe(Oe=10(4π)A/m)。Cr掺杂量较大的样品的饱和磁化强度较大,在Ar气中退火可以使粉末呈超顺磁性。Cr2p区域的密集扫描X射线光电子能谱(XPS)分析显示,在所有的样品中Cr都是以Cr3+存在。电子顺磁共振谱(EPR)分析表明,样品中的Cr3+离子仅对其顺磁性有贡献。这些结果提示,粉末微弱的室温铁磁性来源于掺杂引入的结构缺陷,其中,氧空位起重要作用。Rutile Til.xCrxO2 （x=O, 0.04, 0.08） nanopowders were synthesized by the Sol-Gel method. Magnetic meas- urements indicate that as-prepared Cr-doped ruffle TiO2 nanopowders exhibit room-temperature ferromagnetism with saturation magnetizations Ms of 0.55× 10-3 arid 1.6× 10-3 emu/g, respectively, for samples x=0.04 and 0.08. And their coercive forces Hc are 220 and 40 Oe, respectively. The saturation magnetizations Ms increase with increasing Cr dop- ing concentration. Annealed nanopowders in Ar atmosphere are superparamagnetic. The tight scan Cr2p by X-ray photoelectron spectroscopy spectra （XPS） indicates that Cr ions are in the ＋3 state for all samples. Electron paramag- netic resonance （EPR） spectra indicates that Cr3＋ ions contribute only to paramagnetism. Based on above analysis, slight ferromagnetism of Cr-doped TiO2 nanopowders at room temperature originates from structural defects intro- duced by doping Cr ions, where oxygen vacancies play an important role.

关 键 词：Cr掺杂TiO2纳米粉末 室温铁磁性 结构缺陷 氧空位 

分 类 号：O474[理学—半导体物理] O441[理学—物理]