做钒的化合物的一起来聊哈

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请教哈大家一个问题,vanadium based materials 中,一般要是钒呈5价的话,该材料一般是否会有磁性啊,我看了一些文章,好象有的是室温顺磁,有的是反铁磁,但是脑子里面有点懵,到底vanadium based materials 中钒的价态对其磁性有没有直接的影响啊,如果有的话,那么5价钒的材料一般会是什么磁性呢?
还有就是一个比较初级的问题,我要是想通过文献来查阅价态对vanadium based materials 磁性的影响,(主要是要看5价的磁性,因为我做出来5价化合物室温弱铁磁性)应该怎么来查啊.
我直接在google里面输入vanadium compound magnetic,结果不是很好
在数据库里面标题上输vanadium compound ,and magnetic 在摘要里面,可以出来一些结果,好象还是不是很满意,我想请问哈大家,有没有什么好的办法啊,十分感谢大家帮忙,欢迎大家来讨论哈.

[ Last edited by zt970831 on 2008-4-6 at 22:14 ]

你可以去参考一下定域分子场理论,里面有具体的方法和推导过程,单说某个元素的化合价不能说明任何问题的,它还与化合物中的其它元素有关系,很简单,因为单质钒或者卤化物钒都没有磁性的
建议你去看一下这个参考文献资料:
严密.磁学基础与磁性材料.浙江大学出版社

对于作者提出的问题我有不同的一个看法。
3d过渡金属氧化物所呈现的磁性主要由材料3d轨道上未配对的电子的自旋所引起。
对于＋5价的V离子外3d壳层没有3d电子，那磁性又是从什么地方来的呢？
对于作者提出的在室温呈现弱的铁磁性的问题，我更加怀疑，没有3d电子的材料应该是呈现抗磁性。如果你做出的东西有顺磁性则要考虑的是你做的材料是否有杂质，尤其是s=1/2的杂质，这部分杂质随着问题的变化趋势是呈现顺磁态的变化。
＋5价的V离子，如V2O5也应该是呈现抗磁性的变化趋势。

这是我的一些看法，希望大家来讨论。

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楼上的说的很好, 我合成之后呢XRD 测试结果是Zn3(OH)2V2O7•nH2O,我觉得从这个方面来说V应该是5价的,因为其他的东西都是固定价态,然后基于V的5价,我们再从5价V的电子轨道来讨论Zn3(OH)2V2O7•nH2O的磁性,这个思路有没有问题啊?

本来从5价V来讨论V的磁性应该是没有问题的吧,但是这里最后要讨论的是Zn3(OH)2V2O7•nH2O这种含V的物质,这里面就涉及到一个概念转换: 由于Zn3(OH)2V2O7•nH2O中其他的原子都没有磁性,因此认为要是有磁性的话就应该来源于可能有磁性的原子V. 这个推断是否严谨呢?

如果上面的思路没有问题,应该可以从V 的角度来研究磁性吧,因为不管最后磁性是通过什么轨道偶合或者电子之间的联系产生的,我们从能从V为中心出发来研究,说到底,肯定是V周围发生了某些变化哈.

至于磁性是否来源与污染,我们是否可以这样验证,所有的原材料都通过磁性表征,比如VSM ,如果都显示没有磁性,在保证反应环境绝对没有污染的情况下,如果后面还是 有磁性,那么就说明肯定是物质有了磁性哈.

[ Last edited by maike01 on 2008-4-7 at 10:21 ]

作者的分析思路我认为是正确的，从你做的材料的角度出发具有磁性的的来源应该是V离子，基于V离子的任何讨论都是没问题的。
但是我认为+5价的V离子要是能够出现磁性，那就真的太有意思了！因为不对于磁性的了解也是比较皮毛的，肯定的说法我并不能给出，但是从我博士这五年来做磁性，看文章的角度来看，你要是提出＋5价V离子存在什么磁性的话，是值得生疑的一个问题。都没有3d电子了，还存在什么电子之间的交换相互作用，更不用提什么自旋轨道耦合了。
我说的杂质，并不是从原料的污染方面考虑的，因为任何的XRD都有一定的测量范围，大约在5％以下的杂质是并不能通过XRD来判断出现的。而超导量子干涉仪（SQUID）对于样品的存度，也就是可能含有的磁性的杂质是特别的敏感的，所以我怀疑样品中的磁性来源于杂质，而不是你本身样品的磁性。
顺便问一下，你做的这个东西别人没做过磁性吗？别人对其的讨论又是怎么样的呀？

还有作者测磁性的VSM，我没做过，不好说什么，如果条件可以的话，可以测下SQUID来判断一下，更加准确。

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十分感谢上面的回复,我能查阅SD,ACS,WELIY,AIP上面的文献,但是我没有发现过做这个东西的哈,也就谈不上磁性研究了哈,我见过文献报道关于V化合物磁性的文章,但是自己看的不是很明白的.

Single-crystalline Ag2V4O11 nanobelts: hydrothermal synthesis, field emission,and magnetic properties Nanotechnology 16 (2005) 2892–2896
没有解释原理.说可能来源与氧缺乏.

如果说氧缺乏可以解释其磁性来源的话是不是也可以从这个角度直接说就好了啊?

我没有看过你的那篇文章，但是关于你说的，O缺失的问题那时自然而然的结果，O的缺失可以自然导致V的变价，所以就是材料磁性的来源了，这个问题应该是勿庸置疑的了。作者也可以从这个角度出发来考虑问题，出现部分的＋4价V离子，S＝1/2对材料的磁性有所贡献。

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楼上的意思我是不是可以理解为: 氧缺乏 会导致V 所失电子减少,故价态降低, 但是这种微量变化是不能用XRD检测出来的,所以,光从XRD数据的结果确定V是5价并由此推断是由于5价V导致的磁性这个思路是并不严密的.   那么是否应该通过XPS来检测V 的轨道呢,哈哈.

合成一种新的物质,表征其磁性并简单说明应该也有一定的价值吧,哈哈
十分感谢上面的回复,虽然感觉自己还是懂得很少,但是通过楼上的提醒感觉突然明白了这个表征思路.

条件可以的话，当然可以测测XPS了，来观测一下V的价态是否有变化，但是XPS的测量人为的因素也很多，尤其是国内的测试手段都还不是十分可靠，而且在数据处理阶段，尤其是分峰的时候，会加入很多人为的假定。作者可以测测，来判断自己的假设，如果可以最后可以测测XAS，这样就可以更加准确的定出V的价态了。
单好像国内没有能测的地方。
祝研究顺利

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:P
V可以是非整数价态吗？
有时，我们不能从整数价考虑的．

有时，外场会诱导固体中的价态歧化分离．

缺陷中心的协同作用也可能引起顺磁性．

请各位考虑以上问题，我个人的疑问，见笑了！:P

说到底,这里如果确定是V引起的磁性的话,那么就应该可以从V出发来研究哈,不管是由于外场还是氧空位造成的,都应该可以最后体现在V上面哈,不过有点想请教大家,氧本身能形成磁性吗,我觉得应该不行吧,说到底,它还是要去影响其他的原子来产生磁性吧.
换句话说,如果可以的话,各位有人见到过用氧空位的理论来解释在没有掺杂的情况下本来就没有任何磁性的物质产生磁性的吗?
请大家都来讨论哈,谢谢

:P
我没有具体去查是否有用氧空位的理论来解释非掺杂情况下的磁性问题，
但是，可以非常明确的说，空气中的氧分子是有磁性的，
这是不能用简单的价键理论解释的．
换句话说，用简单的价键理论讨论磁性是不合适的．

～～顺便推荐一本关于非整数价键理论的书，
是吉林大学余瑞璜教授撰写的，
不好意思，书名记不住了，
本来我的实验室有一本的，可惜找不到了．
麻烦吉大的虫子帮忙搞定！
虽然不是讨论磁性的，但可以给我们一些启发！

:):)

按照楼上的意思,其实任何物质不管本身有没有磁性,都可能表现出磁性来,只要有氧产生的空位了,但是理解起来有点问题哈,第一,好象没有见过比如ZnO不掺杂的磁性哈要是可以有氧空位可以产生磁性的话,大家可以其中精力来通过产生空位的办法直接做无掺杂稀磁ZnO,岂不是一个研究热点和重大突破; 第二,这个磁性的强弱,是否可以通过VSM 之类的普通磁性表征手段测量出来啊,要是有,但是太小,也不能直接用来解释室温的测量出来的磁性哈.  换句话说,没有人研究不掺杂ZnO的磁性是因为不可能产生还是产生的太弱了啊?
欢迎大家来积极讨论哈.

ZnO不掺杂的纳米颗粒是可以出现铁磁性的，不单ZnO，很多氧化物，如Al2O3，CeO2都可以的

以下是我的个人的一些意见：
（1）关于楼主做的材料应该是在低温的时候表现出铁磁性，在高温区应该遵守Curie-Weiss定律呈现顺磁性吧。物质产生磁性的根源应该为为配的d轨道的电子的自旋以及其自旋之间的交换相互作用。我认为楼主讨论的O的缺位的目的在于可以诱导材料中V离子的价态发生变化，使部分的微量的＋5价的V，变成＋4价的V离子。因为在材料中其他官能团都应该处于离子化的模型，化合价是不变化的，所以只有V变价。
至于O离子对于材料磁性性质的影响，可以以Zhang-Rice单重态的离子来体会。ZRS的形成来源于O离子上面出现空穴，也就是说O上面的价态发生了变化。空穴的自旋方向与被O离子包含的＋2价的Cu离子上面未配对的电子的自旋方向相反，是CuO4结构单元由原来的有磁性的，变成非磁性的。
如果按照我上面的说法，我认为楼主的材料如果存在少量的＋4价的V离子的话，该材料应该呈现顺磁态。这样就与楼主的判断出现了偏差。我个人的意见是楼主可以在仔细的做一下，看看材料是顺磁性还是铁磁性，可以简单的在全温度范围拟合一下CW law.
(2)12,13楼所说的掺杂ZnO的问题也是我所感兴趣的问题之一。关于这样一些的材料主要采用具有强磁性的离子掺杂ZnO。其产生磁性的来源应该在于磁性离子之间的相互作用，或者说，磁性离子形成一个很大团簇的作用。对于纳米尺度的ZnO材料的磁性我没有看过，但是我认为在纳米尺度下，材料体现出的磁性应该以超顺磁为主吧，如果谁有这方面的文章，给大家传两篇来看看。
以上就是我的一些意见，并不完全正确，大家酌情看之。

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13楼的不知道是不是搞磁性的,可能和我一样,不是的,感觉说的有点不专业,哈哈(请不要介意).光说一个东西有没有磁性太空泛了.
可以稍微具体点吗,颗粒尺寸,什么磁性,产生机理大概能说一下吗?
谢谢!

14楼的说的很专业,可是  <我认为楼主讨论的O的缺位的目的在于可以诱导材料中V离子的价态发生变化，使部分的微量的＋5价的V，变成＋4价的V离子。因为在材料中其他官能团都应该处于离子化的模型，化合价是不变化的，所以只有V变价。>这个我不确定,希望大家都可以来讨论一下,既然是氧空位形成的,似乎就不能完全从分子式化合价上面来讨论哈.
希望大家都来讨论哈,我觉得通过上面各位的分析和指导,感觉自己 学到了很多东西,谢谢大家!

这里有两篇关于非磁纳米下出现铁磁的文献，感兴趣的可以看看：
1. Ferromagnetism as a universal feature of nanoparticles of the otherwise nonmagnetic oxides，Phys. Rev. B 74, 161306(R)
http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRBMDO000074000016161306000001&idtype=cvips&gifs=yes

2. Ferromagnetism in LaCoO3 nanoparticles，Phys. Rev. B 76, 172407 (2007)，
http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRBMDO000076000017172407000001&idtype=cvips&gifs=yes

第二篇是我自己的工作，王婆卖一次瓜，呵呵

谢谢上面提供的文献哈,哈哈
先下下来看看.