[发明专利]一种Co－Ni－Cu体系非晶态合金单分散性纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种Co-Ni-Cu体系非晶态合金单分散性纳米粒子的制备方法。

背景技术

非晶态合金由于其磁特性好、硬度高、抗腐蚀能力强、化学活性好、吸附和抗辐照能力强等特点，引起了人们极大的研究兴趣。非晶态合金已进入应用领域，在磁性材料方面的应用主要是作为变压器材料、磁头材料、磁屏蔽材料、磁致伸缩材料及磁泡材料等，尤其作为软磁材料有着相当强的应用前景。目前，比较成熟的非晶态软磁合金主要有铁基，铁-镍基和钴基三大类。

非晶态合金材料结构的纳米化是磁性材料发展的新方向。纳米材料具有传统材料所不具备的物理、化学特性，可以产生四大效应：小尺寸效应、量子效应(含宏观量子隧道效应)、表面效应和界面效应。非晶态纳米磁性材料不仅具有优异的磁性能，还具有良好的机械性能、优异的化学性能。非晶材料一般采用合金熔体或气体快速冷凝法制备，而且只能形成条带状的非晶态合金薄片，近年来人们开辟了多种制备超细粉末的新方法，如机械合金化法、溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法、微乳液法等，也为非晶材料的制备提供了新途径。目前，纳米材料在催化、发光、磁性、半导体及精细陶瓷材料等领域已得到了广泛的应用，促进了人们对制备超细粒子的研究，其中的难题之一是如何获得尺寸可控、高分散和稳定均一的纳米微粒。由于微乳液方法反应条件温和，对控制微粒尺寸具有独特的优势，且具有实验装置简单，操作方便，应用领域广等优点而逐渐引起人们的重视和极大兴趣，其操作上的简易性和应用上的适用性也为非晶态合金纳米微粒的制备提供了一条简单便利的制备途径。

发明内容

本发明的目的在于提出一种室温下粒度可控、非晶化状态可控、稳定性好、易操作、易于工业化的Co-Ni-Cu体系非晶态合金单分散性纳米粒子的制备方法。

本发明采用表面活性剂复配的正相微乳液的方法，用还原剂还原可溶性的金属盐来实现非晶态合金纳米粒子的制备。微乳液法是一种非均相的液相合成法，是两种互不相溶的溶剂，在表面活性剂作用下形成乳液，在微泡中经成核、凝结、团聚、热处理后得到纳米微粒，与溶胶凝胶法、共沉淀法，水热法等其它湿化学方法相比较，它具有微粒不易聚结，大小可控，分散性好、粒度分布窄、操作方便、不需要高温高压等特殊条件的特点，已经广泛应用于单质金属及合金纳米微粒、催化剂纳米微粒、半导体纳米微粒、磁性纳米材料、生物材料、有机/无机复合纳米粒子、陶瓷粉体的制备及微乳液中纳米颗粒的自组装。

本发明反应的前驱体选择可溶性金属盐为金属离子源，通过控制一定配比的水、油、表面活性剂、助表面活性剂的量，配置出澄清透明的正相微乳液，然后利用配置好的微乳液提供的微反应器制备出具有规则形貌和晶型的纳米非晶态合金颗粒，进而实现对晶型和形貌的控制。

本发明提出的Co-Ni-Cu体系非晶态合金纳米粒子的制备方法，具体步骤如下：

(1)将200-400mg NaOH(保证溶液的PH值＞7)、17-20ml去离子水和25-30ml乙醇的混合液搅拌均匀，接着加入8ml由油酸和吐温-80复配的表面活性剂、2ml正己烷，搅拌均匀，形成浅黄色的正相微乳溶液；

(2)将5ml摩尔浓度为0.5mmol的M²⁺的无机盐去离子水溶液加入步骤(1)所得的微乳溶液中，搅拌均匀，形成具有M²⁺及其特征颜色的正相微乳液；

(3)将5ml摩尔浓度为10-20mmol的KBH₄或者NaBH₄的去离子水溶液滴加到步骤(2)所得的微乳液中，边滴加边搅拌，滴加完毕后，继续搅拌5-10min，滴加瞬间微乳液即变为黑色，并产生沉淀产物；

(4)向步骤(3)所得的溶液中加入20-25ml正己烷进行破乳，将溶液转移到分液漏斗中充分摇匀，静置，溶液分为两层，上层油相主要为正己烷、部分乙醇、油酸和吐温-80，下层水相主要为水、反应剩余的M²⁺和剩余乙醇；由于生成的胶体粒子表面包覆着表面活性剂，憎水基团C-H链朝外，因此胶体粒子几乎完全被萃取到上层油相中；然后萃取上层溶液，将上层溶液采用无水乙醇搅拌、洗涤合成产物(一般洗涤3-6次)，然后以4000-5000转/分钟的转速离心分离，即得所需产品，所得产品溶解于15ml正己烷中，密封存放；

其中，所述含M²⁺的无机盐为所有可溶性的二价的金属无机盐，纯度不低于化学纯。

本发明中，所述油酸和吐温-80的体积比为1∶3-19∶1。