一種制備化學(xué)和磁有序相納米顆粒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁性納米顆粒制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種化學(xué)和磁有序相納米顆粒的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，制備磁性金屬納米顆粒的主流方法是高溫液相化學(xué)合成法，該方法是將金屬前驅(qū)體溶于反應(yīng)溶劑中，并加入分散劑等，均勻混合后在液相環(huán)境下升溫進(jìn)行化學(xué)熱分解反應(yīng)，然后離心分離液相，得到磁性納米顆粒，然后進(jìn)行退火處理。例如，Sun，S.等人在下述文獻(xiàn)1與文獻(xiàn)2中報(bào)道了在一定反應(yīng)溶劑中，以油酸和油胺為表面活性劑，通過(guò)熱分解多種金屬鹽而制備FePt單分散納米顆粒的方法。
[0003]文獻(xiàn) 1:Sun S.et al.Monodisperse FePt nanoparticles and ferromagneticFePt nanocrystal superlattices[J].Science, 2000, 287(5460):1989-1992.
[0004]文獻(xiàn)2: S u n S.e t al.Size-controlled synthesis ofmagnetite nanoparticles [J].Journal of the American ChemicalSociety,2002， 124(28):8204-8205.
[0005]然而，利用上述高溫液相化學(xué)合成方法制備得到的納米顆粒往往呈化學(xué)無(wú)序相和磁無(wú)序相，為此目前多采用將得到的納米顆粒進(jìn)一步高溫退火處理。例如，上述文獻(xiàn)1與文獻(xiàn)2中經(jīng)高溫液相化學(xué)合成的FePt顆粒是FCC結(jié)構(gòu)(即面心立方結(jié)構(gòu))的納米顆粒，其晶相是化學(xué)和磁無(wú)序相，為了得到具有化學(xué)和磁有序相的FCT結(jié)構(gòu)(即面心四方結(jié)構(gòu))，需要對(duì)該FCC結(jié)構(gòu)的納米顆粒進(jìn)一步采用高溫退火處理。
[0006]但是，在退火過(guò)程中納米顆粒容易團(tuán)聚、長(zhǎng)大。為了避免這種現(xiàn)象，有研究者在所制備的納米顆粒上包覆Si02、Ca0等殼層后進(jìn)行高溫退火，當(dāng)獲得化學(xué)和磁有序相后再去除該殼層。該方法雖然有利于防止納米顆粒團(tuán)聚長(zhǎng)大，但是增加了工藝步驟，提高了制備成本。另外，還有研究者采用鹽床后續(xù)熱處理工藝，但是仍需用首先用高溫?zé)岱纸夥ㄖ苽涑黾{米顆粒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種制備化學(xué)和磁有序相納米顆粒的新方法，該方法成本低、簡(jiǎn)單易行，能夠采用高溫?zé)崽幚硪徊降玫骄哂谢瘜W(xué)和磁有序相的納米顆粒。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種制備化學(xué)和磁有序相納米顆粒的方法，該方法以NaCl、KC1等易溶于水的物質(zhì)作為分散劑，將金屬前驅(qū)體粉末與分散劑粉末均勻混合，所述的分散劑粉末的摩爾量大于金屬前驅(qū)體粉末的摩爾量；然后，將混合物粉末進(jìn)行高溫煅燒，以除去金屬前驅(qū)體中除金屬元素之外的其余元素，并且控制煅燒溫度高于磁有序相成相溫度，使金屬元素以分散劑為載體進(jìn)行晶粒生長(zhǎng)；最后，冷卻至室溫，將煅燒產(chǎn)物溶于去離子水中，離心去除分散劑，得到磁性納米顆粒。
[0009]所述的金屬元素包括Fe、Co、N1、Μη、Pt等中的任意一種或者兩種以上的混合元素。
[0010]所述的金屬前驅(qū)體包含金屬元素，所述的金屬前驅(qū)體不限，可以是對(duì)應(yīng)金屬的鹽或酸等。
[0011]作為優(yōu)選，所述的金屬前驅(qū)體為對(duì)應(yīng)金屬的乙酰丙酮鹽、羰基化合物中的一種或兩種的混合物。
[0012]當(dāng)金屬元素為Fe時(shí)，金屬前驅(qū)體包括但不限于乙酰丙酮鐵、羰基鐵等中的一種或幾種的混合物。
[0013]當(dāng)金屬元素為Pt時(shí)，金屬前驅(qū)體包括但不限于乙酰丙酮鉬、氯鉬酸等中的一種或幾種的混合物。
[0014]所述的分散劑粉末與金屬鹽粉末的混合方法不限，包括球磨、機(jī)械混合等。為了保證混合的均勻性，作為優(yōu)化可以把金屬前軀體粉末分散到溶劑中后與分散劑粉末混合。
[0015]作為優(yōu)選，所述的分散劑粉末的粒徑為1-20微米；金屬前驅(qū)體粉末的粒徑為1-30微米。
[0016]作為優(yōu)選，所述分散劑粉末的摩爾量與金屬前驅(qū)體粉末的摩爾量之比值為10-1000，進(jìn)一步優(yōu)選為 100-500 ；
[0017]所述的高溫煅燒爐不限，包括管式爐、箱式爐等。
[0018]作為優(yōu)選，在煅燒過(guò)程中通入惰性氣體。作為進(jìn)一步優(yōu)選，在煅燒過(guò)程中首先通入惰性氣體Ar排除空氣，再通入體積比為95:5的Ar和H2的混合氣體；該混合氣體流量?jī)?yōu)選為 10_400ml/min。
[0019]作為優(yōu)選，在煅燒過(guò)程中，升溫速率為1°C /min-10°c /min。
[0020]作為優(yōu)選，當(dāng)溫度升至煅燒溫度后進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間優(yōu)選為0.5_4h。
[0021]綜上所述，本發(fā)明采用大量易溶于水的固體分散劑粉末與金屬前驅(qū)體粉末均勻混合，將混合粉末直接高溫煅燒進(jìn)行熱分解反應(yīng)，以去除前驅(qū)體中除金屬元素之外的其余元素，并且控制煅燒溫度高于該磁有序相的成相溫度，以促使該金屬元素以分散劑為載體進(jìn)行晶相生長(zhǎng)，從而得到具有化學(xué)和磁有序相的金屬納米顆粒，其粒徑尺寸為2-100nm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法具有如下有益效果:
[0022](1)采用易溶于水的固體分散劑，并且控制其摩爾量大于金屬前驅(qū)體粉末的摩爾量，該技術(shù)措施產(chǎn)生如下(a)-(c)有益效果:
[0023](a)當(dāng)該金屬分散劑粉末與金屬前驅(qū)體粉末均勻混合后金屬前驅(qū)體粉末顆粒間被該固體分散劑粉末顆粒有效分割，并作為高溫煅燒時(shí)避免納米顆粒團(tuán)聚的隔絕物質(zhì)，因而避免了在高溫煅燒中得到的金屬納米顆粒間的團(tuán)聚、長(zhǎng)大現(xiàn)象。
[0024](b)在高溫煅燒過(guò)程中，該固體分散劑同時(shí)可作為載體，使金屬納米顆粒進(jìn)行成相長(zhǎng)大，從而是一步固相高溫法合成化學(xué)和磁有序的磁性納米顆粒，與現(xiàn)有液相合成化學(xué)無(wú)序的，經(jīng)退火后才能獲得化學(xué)有序和磁有序的納米顆粒的制備技術(shù)相比，該方法無(wú)需退火過(guò)程而一步合成得到具有化學(xué)和磁有序相的金屬納米顆粒。
[0025](c)高溫煅燒后，直接采用去離子水離心處理后即可去除該分散劑，因此簡(jiǎn)單易行，成本低，具有良好的應(yīng)用前景。
[0026](2)該方法能夠一步合成得到化學(xué)和磁有序相的納米顆粒，另外安全無(wú)毒、對(duì)環(huán)境友好、產(chǎn)量大。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的FePt納米顆粒的TEM圖；
[0028]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的FePt納米顆粒的XRD圖；
[0029]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制得的FePt納米顆粒的室溫磁滯回線；
[0030]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2制得的FePt納米顆粒的TEM圖；
[0031]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2制得的FePt納米顆粒的X