【摘要】 振动样品磁强计简介：振动样品磁强计（Vibrating Sample Magnetometer，VSM）是适用于各种磁性材料（磁性粉末、超导材料、磁性薄膜、各向异性材料、磁记录材料、块状、单晶和液体等材料）的测量。可完成磁滞回线、起始磁化曲线、退磁曲线及温度特性曲线、IRM和DCD曲线的测量，具有测量简单、快速和界面友好等特点。

在做振动样品磁强计（VSM）测试时，科学指南针检测平台工作人员在与很多同学沟通中了解到，好多同学对VSM测试不太了解，针对此，科学指南针检测平台团队组织相关同事对VSM测试进行整理，希望可以帮助到科研圈的伙伴们；

 

振动样品磁强计在

磁性石墨烯复合材料科研中

的应用案例

 

振动样品磁强计简介：振动样品磁强计（Vibrating Sample Magnetometer，VSM）是适用于各种磁性材料（磁性粉末、超导材料、磁性薄膜、各向异性材料、磁记录材料、块状、单晶和液体等材料）的测量。可完成磁滞回线、起始磁化曲线、退磁曲线及温度特性曲线、IRM和DCD曲线的测量，具有测量简单、快速和界面友好等特点。

 

下面小编根据几个案例来介绍VSM在磁性石墨烯复合材料在科研论文中的应用。

 

案例1

VSM用于测量

磁性高性能电磁波

吸收复合材料中的磁性能

 

1.题目及作者：

 

 

2.文献收录：Journal of Materials Chemistry C

DOI：10.1039/C6TC01718E

 

3.摘要：

 

 

本文献采用原位聚合和水热相结合的两步法将聚苯胺（PANI）与磁性石墨烯上的多孔二氧化钛进行耦合。采用FETEM、FESEM、XRD、XPS和VSM等设备对磁性石墨烯@PANI@多孔二氧化钛的微观结构和形貌进行了表征。

 

结果表明，磁性石墨烯完全被具有随机取向的多孔 TiO2 所覆盖，复合材料的宝盒磁化强度为19.2emu/g。PANI用来减小吸收器的厚度，而多孔的 TiO2 具有较大的表面积，可以通过多次反射增强电磁波与吸收器之间的相互作用，从而提高电磁波的吸收性能。作为电磁波吸收剂，复合材料的最大反射损失为-45.4dB，是由于更好的归一化特性阻抗（接近1）时厚度只有1.5mm，以及在11.5GHz时吸收带宽超过-10dB时候，厚度范围从1-3.5mm。其优异的电磁波吸收性能归功于增强的介电弛豫过程、独特的多孔纳米结构、四分之一波长匹配模型和匹配良好的归一化特性阻抗的综合贡献。因此，该复合材料可作为一种优良的电磁波吸收材料，两步法为设计一种厚度较薄的高性能电磁波吸收材料提供了有效途径。

 

4.测试仪器介绍：

 

 

样品用振动样品磁强计测量了磁性能。

 

5.测试谱图：

 

 

6.测试分析：

 

 

 

如图4所示，在室温下用VSM法测量磁性石墨烯@聚苯胺@多孔 TiO2 的磁性能。磁性石墨烯和磁性石墨烯@PANI@多孔TiO2的磁滞回线不具有剩磁和矫顽力，表明其具有超顺磁性。磁性石墨烯的饱和磁化强度（MS）值为63.5emu/g。而由于存在没有磁性的PANI和多孔 TiO2，磁性石墨烯@PANI@多孔 TiO2 复合材料的饱和磁化强度低于纯的磁性石墨烯。初始磁导率与磁化强度和矫顽力有关。为了提高电磁波的吸收，吸收器的初始磁导率应该尽可能的高，磁导率可以通过提高磁化强度或者降低矫顽力来提高。我们通过引入 NiFe2O4 粒子提高了 MS 值，这有利于提高初始磁导率，有望提高电磁波的吸收能力。当一个瓶子里装满了分散在乙醇中的磁性石墨烯，我们在瓶子旁边放置一个磁贴，可以看到这种复合材料沿着磁场快速移动，几分钟内就在磁铁附近聚集，继而使溶液保持透明。

 

7.文献小结：

 

文献通过VSM测量复合材料的磁滞回线和饱和磁化率来研究增强材料吸收电磁波能力。

 

案例2

磁性氧化石墨烯复合材料的

一步合成方法及其在

重金属离子磁性固相萃取

的应用

 

1.题目及作者：

 

 

2.文献收录：Talanta

DOI：10.1016/j.talanta.2014.09.043

 

3.摘要：

 

 

本文献采用一步共沉淀法合成了一种新型磁化氧化石墨烯复合材料，并通过TEM、XPS、和VSM对其进行了表征。并研究了磁性固相萃取法从复杂样品中提取重金属离子，对影响性能的几个参数，如样品的pH值、吸附剂用量、样品体积、洗脱体积、共存离子等进行了详细的洋酒。通过控制pH值，吸附的金属离子易于洗脱，材料可重复使用20次以上。在优化条件下，Co2+、Ni2+、Cu2+、Cd2+和 Pb2+离子的检出限分别为0.016、0.046、0.395、0.038和0.157μg/L。该方法成功地应用于生物样品分析，即使基质复杂，回收率也可以达到81-113%。

 

4.测试仪器介绍：

 

 

利用7307（Lakeshore 美国）振动样品磁强计记录样品的磁化曲线。

 

5.测试谱图：

 

 

6.测试分析：

 

 

如图3所示，Fe3O4/GO的磁化曲线是在室温下用超导量子干涉装置通过循环-10~10kOe之间的磁场来测量的。磁滞回线呈S形，样品的剩磁为0.785emu/g，除去外部磁场后，几乎没有剩磁，说明 Fe3O4/GO 表现出超顺磁性。复合材料的宝盒磁化强度MS为48.6emu/g小于纯  Fe3O4 的92emu/g。MS值的降低可能是由于GO上的Fe3O4含量相对较低。然而Fe3O4/GO在外部磁铁作用下仍能快速分离。氧化石墨烯用量越多，对 Fe3O4/GO 的吸附能力越强。

 

7.文献小结：

 

VSM用于测量复合材料的磁化曲线，计算样品的饱和磁化强度，研究样品磁性的大小。

 

案例3

石墨烯/硬铁氧体纳米

复合材料

作为微波吸收材料的研究

 

1.题目及作者：

 

 

2.文献收录：Journal of Materials Science

DOI：10.1007/s10853-014-8676-3

 

3.摘要：

 

 

本文献采用柠檬酸盐溶胶-凝胶法，在膨胀石墨、膨胀氧化石墨、还原氧化石墨等多种形式的石墨烯纳米片反应介质中合成了六铁酸钡纳米粒子，制备了新型石墨烯/六铁酸钡纳米复合材料作为微波吸收材料。采用XRD、Raman光谱、FTIR、SEM和热重分析法对纳米复合材料的微观结构和物理性能进行了表征。利用VSM研究了纳米复合材料的磁性能，并测定了样品在8-12GHz频率范围内的微波吸收和反射特性。结果发现，石墨烯纳米薄片表面成功地用六铁酸钡纳米颗粒进行了修饰，得到的层状纳米复合结构在11.42GHz下的反射损失值为-58dB。

 

4.测试仪器介绍：

 

 

样品均为粉状，其磁性能在室温下用VSM（LDJ ElectronicsInc，型号9600）进行了表征，磁场强度15kOe。

 

5.测试谱图：

 

 

6.测试分析：

 

 

VSM分析

 

对 BaFe12O19 和石墨烯/ BaFe12O19 纳米复合材料在室温（300K）下的磁性能进行了研究，外加磁场在-1.5T到1.5T之间。图7为样品的磁滞回线。从图7可以看出，所有样品都表现除了硬铁磁性，这与静态磁滞回线的面积和高饱和磁化强度（ MS）值有关。当H    趋于无穷大时，可以从M-1/H曲线得到  MS 的值，而强制场（ Hc）和剩磁则可以直接从磁滞回线中得到。BaFe12O19 的MS值约为65emu/g，与该材料的理论值72emu/g非常接近。样品的高MS值使得材料很容易被磁铁从水分散体中分离出来，如插图所示。

 

从图中可以看出，BaM-EG和BaM-rEGO纳米复合材料表现出与原始 BaFe12O19 非常相似的迟滞和磁性能。BaM-EG的 MS、Mr、和 Hc 值分别为69.4emu/g，32.4emu/g和4902Oe。BaM-rEGO的Ms、Mr和Hc值分别为68.5emu/g，31.2emu/g和4435Oe。另一方面BaM-EGO的MS、Mr和 Hc值最低，分别为40.4emu/g，18.5emu/g和4548Oe。与其他纳米复合材料相比，BaM-EGO的磁化强度较低，可能是由于此类样品的石墨烯层中自由电荷少所致。此外，很明显，磁导率与磁分量在结构中的质量分数有关；因此从样品的XRD图谱可以看出，由于之前提高的包相的形成，使得BaM-EGO中活性磁性成分 BaFe12O19 的含量比其他纳米复合材料的含量要少。纳米复合材料的垂直度（ Mr/ MS）值大概为0.46。

 

7.文献小结：

 

VSM测量几种复合材料的磁化曲线，分析其磁性能，计算饱和磁化率和剩磁，以便用于磁性分离。

 

总结：

 

VSM主要应用于测量磁性材料的磁性能，可以通过VSM测定的磁化曲线得到磁性材料很多磁性参数，便于后续的研究进行。

 

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