[发明专利]一种具有成分梯度的一维NixFe3-xO4磁性纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成分梯度的Ni_xFe_3-xO₄一维磁性纳米线及其制备方法，具体的说就是在化学气相沉积中，改变反应源物质FeBr₃和NiI₂两者之间的距离实现具有成分梯度的Ni_xFe_3-xO₄磁性纳米线生长过程中所需要的铁和镍浓度梯度。

背景技术

纳米线是指直径处于纳米尺度范围内（1-100nm）且具有很高的长径比的一维纳米结构材料。纳米线不仅具有纳米微粒的效应，如：量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，又存在有纳米结构组合引起的新效应，如量子耦合和协同效应等，从而表现出独特的电子学、磁学、光学和催化性质。随着工业的高速发达，以及能源和减少污染的要求，对材料性能的要求越来越高如何能够尽可能最高的利用材料的性能，并能够达到减少资源、降低污染成为现在大家比较关心的问题。

当前报道出的以合成的磁性纳米线中，无论是金属还是氧化物都是均质材料，即在长度方向上，成分均匀分布，具有高的长径比纳米线是一种大大的资源浪费，纳米线的线长优势就被掩盖住了。本发明旨在得到成分呈梯度变化的纳米线，在化学气相法制备纳米线中通过控制反应源物质FeBr₃和NiI₂之间的距离来实现达到基体上铁和镍浓度梯度来生长成分梯度可控的纳米线。得到单根磁性纳米线上性能也呈现出梯度变化，可以大大的减少资源，对其它材料的发展也具有指导性作用。

发明内容

本发明的目的是在化学气相沉积法中控制到达基体上铁和镍的浓度生长具有成分梯度的一维Ni_xFe_3-xO₄磁性纳米线并实现单根纳米线呈现性能梯度。

为得到具有可控成分梯度的一维Ni_xFe_3-xO₄磁性纳米线，所采用的技术方案是：通过在化学气相沉积法中控制到达基体上铁和镍的浓度生长一维Ni_xFe_3-xO₄磁性纳米线也即在管式炉中改变反应源物质FeBr₃和FeBr₂之间的距离来实现生长温度梯度。本发明采用的技术方案是：

一种具有成分梯度的一维Ni_xFe_3-xO₄磁性纳米线的制备方法，所述方法为：

FeBr₃和NiI₂分别研磨成粉末，按FeBr₃、NiI₂物质的量之比为2：1，将FeBr₃粉末、NiI₂粉末分别装入瓷舟中，然后将两个瓷舟放入管式炉的第一加热区，基体放入第二加热区，所述基体为SiO₂/Si基体；所述SiO₂/Si基体为覆盖有SiO₂膜的硅片；FeBr₃粉末、NiI₂粉末以及基体放置在一条直线上，且与管式炉方向平行，FeBr₃粉末放置于NiI₂粉末和基体之间，FeBr₃粉末和NiI₂粉末之间的距离为6～9cm（优选6～8cm），调节管式炉第一加热区的温度为750～900℃（优选750℃），第二加热区的温度为850～1000℃（优选1000℃），所述第二加热区的温度高于第一加热区的温度，并向管式炉内通入载气，载气的方向由第一加热区入口吹向第二加热区出口；所述载气是含有体积分数2～5%的氧气的氮气；载气流速为65～90mL/min，保温2～3h，然后将管式炉冷却至室温，将基体取出，基体表面有均匀的暗灰色薄膜，即制得具有成分梯度的一维Ni_xFe_3-xO₄纳米线，所述Ni_xFe_3-xO₄纳米线中，x=0.05-0.2。

进一步，优选所述方法包括以下步骤：