[发明专利]一种纳米磁性材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米磁性材料的制备方法。该发明以三维孔道结构SBA‑15为模板，运用纳米复制技术合成高度分散有序的Co_xFe_2‑xO₃/SBA‑15；通入氢气，在300~400℃还原4‑20h，以重新获得铁纳米线；通入氨气，在120~200℃氮化1~30h，经去模板得到完全有序的Co_xFe_16‑xN₂纳米阵列。该方法通过SBA‑15将相邻的Co_yFe_16‑y纳米线分割开来，磁性纳米线相互之间不存在团聚，利于氮化过程氮原子的扩散；同时，相比较于Fe₁₆N₂纳米线磁体，Co_xFe_16‑xN₂具有更高的矫顽力和居里温度。

技术领域

本发明涉及一种纳米磁性材料的制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

稀土永磁材料日益增长的需求带来极大的资源、环境和成本压力，开发新型零稀土永磁材料成为研究热点。其中，具有体心四方结构的亚稳态铁氮化合物α''-Fe₁₆N₂由于具有超高的饱和磁化强度（4π M_s> 2.4 T）与较大的磁晶各向异性值（K_u> 1.0 × 10⁷ erg/cm³），理论最大磁能积值可达到100 MGOe以上，且组成元素分布广泛、成本低，很有希望作为一种零稀土永磁材料得以应用。

α''-Fe₁₆N₂相由Jack在1951年报道发现，由于α''-Fe₁₆N₂相是亚稳相，在214 ℃以上容易发生相分解成α-Fe和γ'-Fe₄N。因此，文献中制得的α''-Fe₁₆N₂材料体系中大多还含有α-Fe和γ'-Fe₄N等其他铁氮混合相。1972年，Kim和Takahashi研究组首次报道了α''-Fe₁₆N₂薄膜材料具有超高饱和磁化强度，其饱和磁化强度M_s约为280 emu/g，高于已知的具有最高M_s值的35%Co-Fe软磁合金，这一令人振奋的研究结果由于其特殊的物理内涵和潜在的应用引起了很多关注。此后，许多的研究小组采用不同的制备方法对α''-Fe₁₆N₂薄膜材料进行较深入的研究，但是α''-Fe₁₆N₂的M_s值被报道从240 emu/g到315 emu/g不等，对于α''-Fe₁₆N₂材料的巨磁矩的真实性和来源引起了很多争议。Takahashi等认为α''-Fe₁₆N₂材料的巨磁矩的不统一性主要来源于对样品中α''-Fe₁₆N₂相的鉴定、对其体积分数的计算以及体系中其他铁氮相的磁矩大小等不确定因素。制备出单相的α''-Fe₁₆N₂材料，无论是对α''相磁性机制的理论研究还是实际应用，都具有非常重要的意义。