[发明专利]一种铁磁纳米线的制备方法及产品

说明书

本发明涉及一种铁磁纳米线的制备方法及产品，属于纳米材料技术领域，该方法中首先以铁磁性金属盐、稳定剂、络合剂和表面活性剂为原料制备铁磁性金属盐混合溶液，然后通过注射的方式将还原剂溶液注入，经反应后，制得固体产物，将该固体产物经清洗、干燥，即可。该方法合成路线简单、工艺可控、常温常压反应，符合实际生产需要，适合工业化生产，同时能够克服传统原位还原法只能制备长径比一定的铁磁纳米线的缺陷。以该方法制得的铁磁纳米线有良好的取向性，直径在100nm以下，长度在3～10μm，长径比高，具有良好的柔韧性、磁性能和微波吸收性能。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种铁磁纳米线的制备方法及产品。

背景技术

铁磁纳米线是纳米级别(E^-9m)的铁原子按照一定的方向堆叠生长而成的一维纳米材料。纳米级的尺寸与独特的结构，使得铁磁纳米线表现出许多体相材料不具有的独特物理效应，主要包括小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等。独特的结构和奇特的光、电、磁等特性使得铁磁纳米线在社会工业各领域中的应用日益广泛。例如，大的饱和磁化强度、高的矫顽力、良好的抗氧化性、高的信噪比，使得以铁磁纳米线为基础的高性能磁记录材料能够大幅提升磁带和大容量软硬磁盘的性能；铁磁纳米线具有不同于常规材料的吸波机制，在宽频段范围内表现出对电磁波优异的吸收性能，被大量应用于军事中微波频段的电磁波隐身材料、可见光-红外光隐形材料等复合与结构隐身材料，以及电磁辐射屏蔽材料；基于铁磁纳米线为载体的导向剂，可以利用铁磁纳米线的软磁特性，在外加磁场作用下将高浓度药物聚集于病灶部位，从而对病理部位进行针对性靶向治疗；以铁磁纳米线为磁性颗粒的铁磁流体，具有良好的抗沉降性和剪切屈服应力，在减振、密封、抛光、声音调节、医疗器械、光显示等领域展现出巨大的应用潜力；此外，铁磁纳米线还广泛用于硅纳米线和碳纳米纤维生长的催化剂。铁磁纳米线优异的性能和广泛的应用，使其成为材料科学和凝聚态物理中的研究热点之一。

模板合成法、平板印刷技术和金属蒸发法是制备铁磁纳米线的三种常见方法。通过模板法制备铁磁纳米线，是在带有纳米级孔的膜中反应使得生成的铁磁颗粒沿着孔径自组装形成纳米线，然后用强腐蚀剂来去除作为模板的膜，这一过程不可避免的会对铁磁纳米线的纯度产生影响，同时也会对环境造成一定的危害；平板印刷技术利用外加定向磁场，将基体上的铁磁颗粒自组装成规整的纳米线，这一过程涉及基体、磁场参数的选择，并且产量低，使得制备成本较高；而金属蒸发法是利用铁磁金属颗粒或者丝在高温下蒸发形成的铁磁粒子在基体上凝固组装成纳米线，例如中国专利CN200410088423.X公开了一种在硅基体上生长单晶铁纳米线的方法，通过将螺旋状的铁丝接在电极上，并通以20～35安培的电流进行加热，蒸发铁丝在硅基体上沉积，存在操作复杂、产量低、成本高等缺陷。为克服上述方法的缺陷，涌现出一些制备铁磁纳米线的新方法，中国专利CN200710056737.5公开了一种铁磁纳米线的制备方法，通过在硝酸铁溶液中加入氢氧化钠或者氨水，制得Fe(OH)₃，再与氯化钠按一定质量比混合球磨得到Fe(OH)₃/NaCl复合粉末后，用氢气在一定温度下还原获得Fe/NaCl，最终通过去离子水超声清洗获得铁纳米线。该方法操作步骤较为繁复，并且涉及球磨和氢气还原等要求较高的专业设备。中国专利CN200610018655.7和中国科学技术大学的Wanquan Jiang等人(Jiang W Q et al.，J.Magn.Magn.Mater.，323(2011)3246–3250)利用原位还原法，以可溶性二价铁或者三价铁盐为原料，溶解于蒸馏水中制得铁盐溶液，并将还原剂溶液滴加入铁盐溶液中反应、过滤，干燥制备铁纳米线。整个过程在常温下进行，合成路线简单，然而滴加过程较慢，并且制备的铁纳米线长径比有限。

因此，急需一种工序简单、速度快，使最终制备的铁磁纳米线纯度高、分散性好、大小均匀、长度可控的制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种铁磁纳米线的制备方法；目的之二在于提供一种铁磁纳米线。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：