一种铁磁纳米线的制备方法及产品技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种铁磁纳米线的制备方法及产品
本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种铁磁纳米线的制备方法及产品。
技术介绍
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WanquanJiang等人(JiangWQetal.，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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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，本专利技术提供如下技术方案：1、一种铁磁纳米线的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将铁磁性金属盐溶于水中，然后调节pH值为10～12，再加入稳定剂、络合剂和表面活性剂，搅拌后，去除溶液中的氧气，形成铁磁性金属盐混合溶液；所述铁磁性金属盐混合溶液中铁磁性金属盐浓度为0.05～0.15mol/L，稳定剂浓度为0.02～0.04mol/L，络合剂浓度为0.001～0.002mol/L，表面活性剂浓度为0.002～0.003mol/L；(2)将还原剂溶于溶液后，形成还原剂溶液；所述还原剂溶液中还原剂浓度为0.9～2mol/L；(3)将步骤(2)中形成的还原剂溶液通过注射的方式进入步骤(1)中形成的铁磁性金属盐混合溶液中，待所述还原剂溶液注射完成后，在20～40℃下反应30～45min，获得固体产物，将所述固体产物经清洗、干燥，即可。优选的，步骤(1)中，所述铁磁性金属盐为铁盐、镍盐或钴盐中的一种。优选的，所述铁盐为七水硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁、氯化铁、硝酸铁、柠檬酸铁中的至少一种；所述镍盐为六水硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、醋酸镍中的至少一种；所述钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴中的至少一种。优选的，步骤(1)中，调节pH值时所用的PH调节剂为氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、石灰中的至少一种。优选的，步骤(1)中，所述稳定剂为十二烷基醋氨酸、明胶、半胱氨酸、二碘酪氨酸、胱氨酸、二甲基二硫甲氨酸酯中的至少一种；所述络合剂为聚乙烯吡咯烷酮、甘油、乙二胺四乙酸盐、氨三乙酸钠、焦磷酸钠、乙二胺四甲叉磷酸钠、焦磷酸钾、二乙烯三胺五羧酸盐、氯化铵中的至少一种；所述表面活性剂为聚苯乙烯、聚乙二醇、氨基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、1,4丁炔二醇、氨基磺酸钾、溴棕三甲胺中的至少一种。优选的，步骤(2)中，所述还原剂为硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化铝、水合肼、硫酸肼、甲醛或二甲基氨硼烷中的至少一种。优选的，步骤(2)中，所述溶液为水、无水乙醇或乙醇的水溶液中的一种。优选的，步骤(3)中，所述清洗具体为以水和无水乙醇交替清洗至清洗液的pH值呈中性；所述干燥具体为在氮气保护下，于50～70℃中干燥7～9h。优选的，步骤(2)中，所述注射的速度为50～90mL/s。2、由所述的方法制备的铁磁纳米线。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种铁磁纳米线的制备方法及产品，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。过量浓度的还原剂溶液与铁磁性金属盐相遇时，铁磁离子会被还原生成铁磁金属核，并产生大量的气泡，本专利技术中采用注射方式将还原剂溶液高速注射进入铁磁性金属盐溶液，两者接触非常突然，会产生剧烈反应，生成铁磁金属核和气泡，并且形成的铁磁金属核与气泡会结合形成共同体以降低表面能。同时，纳米级的铁磁金属核能够自组装，即铁磁金属核在合成与生长的过程中，容易自发或者诱导组装成具有特殊形貌的微纳米颗粒。本专利技术中纳米线形貌的形成原因在于，注射进入的还原剂会立马还原周围的铁磁金属离子生成铁磁金属核，并且这些铁磁金属核会聚集结合成为纳米球。由于注射进入的还原剂在反应溶液中呈柱状流，因此被还原生成的铁磁金属核也是呈柱状分布，并且在相互聚集结合的过程中随着纳米球状颗粒的生长，临近的球颗粒会在铁磁金属核的层层沉积作用下相互连接，融为一体，最终沿着注射的柱状流形成高长径比的纳米线。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。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁磁纳米线的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将铁磁性金属盐溶于水中，然后调节pH值为10～12，再加入稳定剂、络合剂和表面活性剂，搅拌后，去除溶液中的氧气，形成铁磁性金属盐混合溶液；所述铁磁性金属盐混合溶液中铁磁性金属盐浓度为0.05～0.15mol/L，稳定剂浓度为0.02～0.04mol/L，络合剂浓度为0.001～0.002mol/L，表面活性剂浓度为0.002～0.003mol/L；(2)将还原剂溶于溶液后，形成还原剂溶液；所述还原剂溶液中还原剂浓度为0.9～2mol/L；(3)将步骤(2)中形成的还原剂溶液通过注射的方式进入步骤(1)中形成的铁磁性金属盐混合溶液中，待所述还原剂溶液注射完成后，在20～40℃下反应30～45min，获得固体产物，将所述固体产物经清洗、干燥，即可。

【技术特征摘要】
1.一种铁磁纳米线的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将铁磁性金属盐溶于水中，然后调节pH值为10～12，再加入稳定剂、络合剂和表面活性剂，搅拌后，去除溶液中的氧气，形成铁磁性金属盐混合溶液；所述铁磁性金属盐混合溶液中铁磁性金属盐浓度为0.05～0.15mol/L，稳定剂浓度为0.02～0.04mol/L，络合剂浓度为0.001～0.002mol/L，表面活性剂浓度为0.002～0.003mol/L；(2)将还原剂溶于溶液后，形成还原剂溶液；所述还原剂溶液中还原剂浓度为0.9～2mol/L；(3)将步骤(2)中形成的还原剂溶液通过注射的方式进入步骤(1)中形成的铁磁性金属盐混合溶液中，待所述还原剂溶液注射完成后，在20～40℃下反应30～45min，获得固体产物，将所述固体产物经清洗、干燥，即可。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铁磁性金属盐为铁盐、镍盐或钴盐中的一种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铁盐为七水硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁、氯化铁、硝酸铁、柠檬酸铁中的至少一种；所述镍盐为六水硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、醋酸镍中的至少一种；所述钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨平安，李锐，刘琳，卢毅，李欣晏，孙杨，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50