[发明专利]一种磁性中空微纳米材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种磁性中空微纳米材料及其制备方法与应用，属于纳米材料技术领域。本发明公开通过一步液相还原‑氧化法制得的磁性中空微纳米材料不仅结构和形成机理新颖，还可以通过改变反应温度、时间、搅拌速度、气流量大小、反应物浓度来调控Cu和Ni的含量及磁性中空微纳米材料的组成、形貌和结构，其中微纳米管的直径为0.1～2μm，长度2～12μm，壁厚为10～140nm；微纳米球直径为0.2～5μm，壁厚为10～180nm。又因该磁性中空微纳米材料分散性和均一性好并具有良好的微波吸收特性，而被广泛的应用于微波吸收与屏蔽、电催化、锂离子电池及表面增强拉曼光谱等领域。此外本发明公开的制备方法操作简单、绿色环保，具有良好的工业化应用潜力，适于市面推广与应用。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种制备磁性中空微纳米材料的简易方法。更具体地，涉及一种磁性中空微纳米材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，磁性金属及合金纳米材料因其具有优良的电、磁、催化等性能，而在超高密度信息存储、催化、巨磁阻抗、磁光材料、微波吸收材料、铁磁流体以及生物医学等方面显示出巨大应用前景。

由于形貌是决定性能的重要因素，中空纳米材料因具有独特的内外双层活性表面、高的表面能、大的表面体积比、低的密度及优良的吸附性能，在纳米器件、传感器、能量储备及能量转换等领域具有重要的应用前景。目前制备磁性金属纳米管的主要技术有电沉积、化学沉积、湿模板及原子沉积等，如中国专利文献(CN108277462A)公开了一种脉冲电沉积制备磁性金属纳米管的方法；中国专利文献(CN109778250A)公开了一种通过控制电沉积条件制备磁性金属纳米管的方法；中国专利文献(CN105139961B)公开了一种磁性金属，而有关一步液相还原-氧化法尚未见报道。

虽然上述专利文献公开的主要采用模板辅助方法能够制备出磁性金属纳米管，但该制备方法对模板依赖性强、步骤繁琐，且对仪器精确度要求严苛、耗时长，不适于工业化生产与应用。

因此，开发一种工艺简便、易于工业化，且尺寸可控、具有良好微波吸收特性的磁性中空微纳米材料是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种工艺简便、尺寸可控的磁性中空微纳米材料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种磁性中空微纳米材料，所述磁性中空微纳米材料采用一步液相还原-氧化法制备；所述磁性中空微纳米材料的组成为Ni与Cu，Ni与Cu原子比为0.00685～2.946，且所述磁性中空微纳米材料的结构为中空的微纳米管和中空的微纳米球；其中，所述微纳米管的直径为0.1～2μm，长度为2～12μm，壁厚为10～140nm；所述微纳米球的直径为0.2～5μm，壁厚为10～180nm。

优选的，所述一步液相还原-氧化法制备即为：以还原得到的Cu微纳米棒或Cu微纳米球为模板，在所述模板表面原位生长Ni壳，随后通过空气氧化将Cu核溶解，得到中空的Cu/Ni微纳米管或Cu/Ni微纳米球。

本发明公开的一种磁性中空微纳米材料通过一步液相还原-氧化法制备，具有工艺简便、生产周期短，且重复性好，可规模化生产的优点；通过该方法制得的中空微纳米管具有结构新颖、分散性和均一性好，尺寸和组成可调及良好的微波吸收特性，使其在电极材料、电催化、表面增强拉曼光谱、微波吸收与屏蔽、光电转换或气敏领域具有广泛的应用前景。