溶胶-凝胶法制备Sm-Co纳米颗粒的方法及产品技术

本发明专利技术公开了一种溶胶‑凝胶法制备Sm‑Co纳米颗粒的方法，所述方法包括如下步骤：1)将SmCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、柠檬酸、乙二醇加入去离子水中稀释搅拌得到混合溶液；2)将步骤1)得到的混合溶液在85±5℃恒温水浴中加热得到凝胶前驱体，将所述凝胶前驱体陈化20～24h，进一步热处理得到粉末；3)将步骤2)得到的粉末在真空中还原退火后，清洗、干燥得到Sm‑Co纳米颗粒。本发明专利技术还公开了经过所述方法制备的产品。本发明专利技术方法工艺简单，生产周期短，反应过程易于控制，并且得到的产品粒度均匀，平均粒径小于100nm，产品的综合磁性能良好，适合工厂化大批量生产。

Preparation of Sm-Co nanoparticles by sol-gel process and its products

The invention discloses a method for preparing Sm Co nano particles by sol-gel method. The method comprises the following steps: 1) adding SmCl3, 6H2O, CoCl2, 6H2O, citric acid and glycol into the deionized water to dilute and stir to obtain the mixed solution; 2) the mixed solution obtained by step 1 is heated to obtain gel in the constant temperature water bath of 85 + 5 degrees centigrade. The precursor is used to aging the gel precursor for 20 to 24h, and further heat treatment to obtain the powder; 3) the powder obtained in step 2 is reduced and annealed in vacuum, and then Sm, Co nanoparticles are cleaned and dried. The invention also discloses products prepared by said method. The method has the advantages of simple process, short production cycle, easy control of reaction process, uniform particle size, average particle size less than 100 nm, good comprehensive magnetic properties, and is suitable for industrial mass production.

【技术实现步骤摘要】
溶胶-凝胶法制备Sm-Co纳米颗粒的方法及产品
本专利技术属于纳米永磁材料制备
具体涉及一种采用溶胶-凝胶法制备Sm-Co纳米颗粒的方法及产品。
技术介绍
目前Sm-Co基永磁材料在航空航天、核能技术、通讯技术、电动汽车等诸多国防和高
应用广泛。Sm-Co永磁体，是20世纪60年代开发的第二代稀土永磁材料，具有优异的内禀磁性能，非常高的居里温度，能够在高温下保持稳定的性能，在温度要求较高的使用环境下发挥着不可替代的作用，因此至今仍有较高的实用价值。随着科学技术的不断发展与进步，稀土永磁纳米材料因纳米颗粒不同于常规材料的特殊性质，如小尺寸效应、量子尺寸效应、量子隧道效应和表面效应等，而广受关注。Sm-Co纳米颗粒在磁存储介质、生物医学、交换耦合纳米复合材料和电波吸收材料等方面有着广泛的应用。纳米制备技术的发展，为常规材料实现纳米化形成新型的高性能磁性材料提供了可能的途径。然而，目前制备Sm-Co纳米颗粒的方法及其制备出的材料均存在较多问题。例如常用的化学共沉淀法制备出的纳米颗粒中缺陷或杂质时有出现，合成的永磁纳米颗粒极不稳定，容易氧化。而表面活性剂辅助球磨法制备的Sm-Co纳米颗粒会引入难以去除的有机表面活性剂，造成颗粒氧化和磁性能大幅下降，同时存在着颗粒尺寸均匀性较差、材料表面缺陷多等问题。因此，开发一种能够批量制造高性能Sm-Co纳米颗粒的新技术迫在眉睫。针对这种状况，我们专利技术一种采用溶胶-凝胶法制备小尺寸和高性能Sm-Co纳米颗粒的方法，以期推动高性能Sm-Co纳米颗粒永磁材料的实用化进程。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种利用溶胶-凝胶法制备Sm-Co纳米颗粒的方法。按照此方法可制备出粒度均匀的Sm-Co纳米颗粒，并且其综合磁性能良好。为达到上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：1)将SmCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、柠檬酸、乙二醇加入去离子水中稀释搅拌得到混合溶液；2)将步骤1)得到的混合溶液在85±5℃恒温水浴中加热得到溶胶，将所述溶胶陈化20～24h得到凝胶前驱体；3)将步骤2)所得凝胶前驱体移至马弗炉中从300～800℃每隔100℃热处理2h得到粉末；4)将步骤3)得到的粉末在真空中还原退火后，清洗、干燥得到Sm-Co纳米颗粒。进一步，步骤1)所述SmCl3·6H2O、CoCl2·6H2O摩尔配比为1:5～7。进一步优选的，步骤1)所述柠檬酸、乙二醇摩尔配比为1:1～1.5。更进一步优选的，步骤1)所述SmCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、柠檬酸、乙二醇摩尔配比为1:5～7:8:8～12。进一步，步骤3)还包括：将所得粉末进行研磨使得粒径小于200目。进一步，步骤4)所述真空中还原退火工艺为：粉末与钙按重量比1:1.15～1.5的比例混合后在真空管式炉中800～850℃退火还原2～4h。2、根据所述方法制备的Sm-Co纳米颗粒，所述纳米颗粒粒度均匀，综合磁性能良好。本专利技术的有益效果在于：本专利技术方法工艺简单，生产周期短，反应过程易于控制。通过调节溶胶-凝胶过程的各项工艺参数可以实现对生产Sm-Co纳米颗粒平均粒径的调控，而且所制备的纳米颗粒具有较好的粒度分布，即粒度均匀性较好纳米颗粒，所制备的纳米颗粒综合磁性能良好。附图说明图1表示溶胶-凝胶法制备Sm-Co纳米颗粒的流程图；图2表示实施例1经步骤2)得到的凝胶前驱体的热重分析图；图3表示实施例1经步骤3)得到凝胶前驱体在300～800℃下热处理的XRD图谱；图4表示实施例2制备的Sm-Co纳米颗粒的EDS图像；图5表示实施例2制备的Sm-Co纳米颗粒的SEM图像；图6表示实施例2制备的Sm-Co纳米颗粒的VSM图。具体实施方式下面将结合具体实施例及附图对本专利技术进行更加详细的阐述，但本专利技术并不限于以下实施例。参照图1所示的流程图制备Sm-Co纳米颗粒：实施例1：1)选用SmCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、柠檬酸和乙二醇为原料，其中1mmolSmCl3·6H2O、5mmolCoCl2·6H2O、8mmol柠檬酸和8mmol乙二醇，先将SmCl3·6H2O、CoCl2·6H2O在去离子水中稀释，然后将柠檬酸和乙二醇加入上述混合液中，机械搅拌均匀后得到混合溶液；2)将步骤1)得到的混合溶液在85±5℃恒温水浴加热6h左右，得到溶胶，然后将其陈化24h得到凝胶前驱体；3)将步骤2)的前驱体转移至马弗炉中从300～800℃每隔100℃热处理2h得到粉末；4)将步骤3)得到的粉末进行研磨，用200目的筛子筛选得到细粉，细粉与钙按重量比1:1.5的比例混合均匀后，放置于真空管式炉中800～850℃退火还原2h～3h，得到黑色粉末；5)将步骤4)得到的黑色粉末，用酒精多次清洗、离心后干燥，最终得到Sm-Co纳米颗粒。实施例2：1)选用SmCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、柠檬酸和乙二醇为原料，其中1mmolSmCl3·6H2O、6mmolCoCl2·6H2O、8mmol柠檬酸和8mmol乙二醇，先将SmCl3·6H2O、CoCl2·6H2O在去离子水中稀释，然后将柠檬酸和乙二醇加入上述混合液中，机械搅拌均匀后得到混合溶液；2)将得到的混合溶液在85±5℃恒温水浴加热6h左右，得到溶胶，然后将其陈化24h得凝胶前驱体；3)将步骤2)的前驱体转移至马弗炉中从300～800℃每隔100℃热处理2h得到粉末；4)将步骤3)得到的粉末进行研磨，用200目的筛子得到细粉，细粉与钙按重量比1:1.15的比例混合均匀后，放置于真空管式炉中800～850℃退火还原2h～3h，得到黑色粉末；5)将步骤4)得到的黑色粉末，用酒精多次清洗、离心后干燥，最终得到Sm-Co纳米颗粒。对实施例1经步骤2)得到的凝胶前驱体进行热重分析(TGA)如图2所示。图3表示前驱体在300至800℃下热处理的XRD图谱。图2所示的凝胶前驱体的TGA曲线显示出重量损失分为4个阶段：1)从室温逐渐升至329℃，2)329～547℃，3)547～806℃，4)806℃以上。通过TGA曲线可得，热处理温度区间为300～800℃。图3表示前驱体在300～800℃下热处理的XRD图谱。所有样品都具有类似的衍射峰，从300～600℃的XRD图中可以观察到尖锐的衍射峰，被证实存在Co3O4相和SmOCl相，证明SmCl3·6H2O和CoCl2·6H2O在热处理过程中分解。700℃时，除Co3O4相和SmOCl相之外，开始有SmCoO3相出现。800℃时，SmOCl相的峰消失，只存在Co3O4相和SmCoO3相。进一步对实施例2所制备的Sm-Co纳米颗粒进行EDS分析，得到如图4所示的EDS分层图像，对实施例2制备的Sm-Co纳米颗粒进行SEM分析，得到如图5所示的SEM图。由图4所示的EDS图像可以看出，Sm和Co的元素分布是均匀的，说明了组分的均匀性。图5给出了Sm-Co纳米颗粒的SEM图像。可见，通过溶胶-凝胶法获得了Sm-Co纳米颗粒，纳米颗粒呈现不规则但近似等轴形貌，有一定程度的团聚，但整体的粒度均匀、分布良好。进一步对实施例2所制备的Sm-Co纳米颗粒进行VSM分析，得到如图6所示的VSM图。可见，饱和磁化强度MS为49.61emu/g，矫顽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.溶胶‑凝胶法制备Sm‑Co纳米颗粒的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)将SmCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、柠檬酸、乙二醇加入去离子水中稀释搅拌得到混合溶液；2)将步骤1)得到的混合溶液在85±5℃恒温水浴中加热得到溶胶，将所述溶胶陈化20～24h得到凝胶前驱体；3)将步骤2)所得凝胶前驱体转移至马弗炉中从300～800℃每隔100℃热处理2～3h得到粉末；4)将步骤3)得到的粉末在真空中还原退火后，清洗、干燥得到Sm‑Co纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.溶胶-凝胶法制备Sm-Co纳米颗粒的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)将SmCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、柠檬酸、乙二醇加入去离子水中稀释搅拌得到混合溶液；2)将步骤1)得到的混合溶液在85±5℃恒温水浴中加热得到溶胶，将所述溶胶陈化20～24h得到凝胶前驱体；3)将步骤2)所得凝胶前驱体转移至马弗炉中从300～800℃每隔100℃热处理2～3h得到粉末；4)将步骤3)得到的粉末在真空中还原退火后，清洗、干燥得到Sm-Co纳米颗粒。2.根据权利要求1所述溶胶-凝胶法制备Sm-Co纳米颗粒的方法，其特征在于，步骤1)所述SmCl3·6H2O、CoCl2·6H2O摩尔配比为1:5～7。3.根据权利要求1所述溶胶-凝胶法制备Sm-Co纳米颗粒的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：董季玲，武伟，张锦山，丁皓，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50