[发明专利]一种磁性钴粒子的制备方法

说明书

技术领域

    本发明书材料制备领域，具体涉及一种磁性钴粒子的制备方法。

 

背景技术

磁性钴粒子的传统制备方法有很多，如水热合成法、辐射合成法、等离子体法、沉淀法、微乳液法和溶胶凝胶法等。1993 年美国的Bawendi研究小组发展了高温液相法，最早用来合成半导体纳米管ME (M = Cd ,Pd ;E = Se ,S , Te)。20 世纪90 年代后期, IBM 公司的Murray 等用此方法成功地合成出单分散的Co纳米颗粒。在制备Co纳米颗粒的过程中,他们以二辛基醚为溶剂,以油酸和三丁基膦作为复配表面活性剂，用LiBEt₃H 作为还原剂，在200℃时研制出了小颗粒的Co纳米粒子。经过一段时间的发展，高温液相法形成了高温液相还原法、金属有机化合物(M(CO)_n)高温热分解法和金属盐醇解法三个分支来合成磁性金属钴或者合金钴纳米粒子，纳米颗粒的制备方法和工艺多种多样, 用自己组织的方法制备纳米颗粒由于其设备简单、投入少、产出率高而被广泛使用。近年来运用水合肼作为还愿剂, 在醇) 水体系中制备过渡金属纳米颗粒及其合金已取得一系列成果, 但是, 关于单晶颗粒的制备并不多见。

 

发明内容

本发明采用水合肼作为还原剂, 用酒石酸钾钠取代以往醇水体系中醇的配位作用, 成功的在溶液中制备出单晶钴纳米颗粒的团簇。

本发明一种磁性钴粒子的制备方法按照以下步骤进行：

在纯水中依次加入CoSO₄.7H₂O, 酒石酸钾钠, 氨水,KOH, 水合肼, 使各物质浓度分别如下: CoSO₄.7H₂O 0.01~0.03 mol/ L, 酒石酸钾钠:0.02~0.045 mol/L, 氨水: 15~30mL/ L,KOH: 0.1~0.4 mol/L, 水合肼: 6~7.5 mL/ L, 溶解后充分超声振荡。然后将溶液在85~100℃ 下恒温反应2~4小时。

由扫描电子显微镜形貌可见水合肼还原法制得的钴的粒径在微米级别, 表面如岩石状, 而且每个粒子是由更小的子单元聚集构成的团簇。见水合肼还原法制得的钴的粒径在微米级别, 表面如岩石状, 而且每个粒子是由更小的子单元聚集构成的团簇。

微米级的钴团簇先是由粒径为几10 nm的子单元聚集成空壳,再继续逐步向壳内填充子单元, 直至形成um 级的单分散钴团簇。组成空壳的子单元的电子衍射花样的斑点明显表现出六角对称, 且斑点清晰而尖锐, 说明子单元为六角结构的单晶。随反应时间的延长我们清楚看到衍射花样的斑点从点向线变化,说明单晶子单元晶粒随反应时间的增加而减小。由于单晶晶粒取向各异, 所以使得衍射斑点有所增加,因此衍射花样趋向于衍射环。单分散的纳米团簇究竟是如何从均匀溶液中沉积形成的, 这是一个较为复杂的问题。

     本发明利用水合肼在水浴条件还原制备出的钴颗粒是尺寸在um 级别的晶态钴团簇, 经过XRD 分析发现其既有六角密堆结构的单晶颗粒, 又有面心立方结构的单晶颗粒。生长较成熟的微米级钴团簇呈现一种岩石状的形貌, 每一个团簇实际上是由许多六角密堆及面心立方的纳米级钴单晶团聚而成。微米级钴团簇的矫顽力介于钴混乱取向的单畴微粒和钴金属之间。而剩磁比和混乱取向的单畴微粒的模型比较接近。

 

具体实施方式

实施例1

一种磁性钴纳米粒子的制备方法按照以下步骤进行：

在纯水中依次加入CoSO₄.7H₂O, 酒石酸钾钠, 氨水,KOH, 水合肼, 使各物质浓度分别如下: CoSO₄.7H₂O 0.01 mol/ L, 酒石酸钾钠:0.02 mol/L, 氨水: 15mL/ L,KOH: 0.1 mol/L, 水合肼: 6 mL/ L, 溶解后充分超声振荡。然后将溶液在100℃ 下恒温反应4小时。

钴颗粒是尺寸在um 级别的晶态钴团簇, 经过XRD 分析发现其既有六角密堆结构的单晶颗粒, 又有面心立方结构的单晶颗粒。

 

实施例2

一种磁性钴粒子的制备方法按照以下步骤进行：