金属磁性纳米微粒团及其制备方法技术

提供了一种金属磁性纳米微粒团，该金属磁性纳米微粒包括：具有直径不大于３ｎｍ的贵金属簇的核；以及形成的包围该核的金属壳、贵金属原子在该金属壳中随机分布；其中在该金属壳中，贵金属原子的含量为：（贵金属原子数）／（所有金属原子数）×１００为１－１５原子％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。更具体而言，本专利技术涉及具有优良的抗氧化性能及优良的可分散性的金属磁性纳米微粒团以及一种以高产率制备该金属磁性纳米微粒团的方法。
技术介绍
磁性纳米微粒作为获得各种下一代纳米技术设备的必需材料而引起人们的关注，该设备如高密度磁性记录介质，无线电频率电磁波防护物，新免疫学测试系统以及药品输送系统。为了磁性纳米微粒应用于上述设备，需要开发用于合成具有受控制的微粒形状、微粒直径和粒度分布的磁性纳米微粒团的方法。特别的，需要开发用于合成均匀的磁性材料纳米微粒的的方法，该磁性材料由具有大磁矩的金属或合金组成。对于合成磁性纳米微粒团的方法，众所周知液相合成方法可以控制微粒的形状或粒度分布，并且已报道有利用液相合成方法合成由Fe、Co、Ni或其合金组成的纳米微粒团。参见，例如，以下非专利文献1至3以及专利文献1和2。此外，报道有利用Pt或Ag贵金属原子簇的微粒生长方法可制备微粒直径减小很多的微粒。参见，例如，以下非专利文献4至6。日本专利申请公开No.2000-54012[专利文献2]翻译版(kohyo)日本国家专利申请公开No.2003-515921[非专利文献1]S.J.Park，S.Kim.，S.Lee，Z.GKhim，K.Char和T.Hyeon，J.Am.Chem.Soc.122，8581(2000)[非专利文献2]S.Sun和C.B.Murray，J.Appl.Phys.85，4325(1999)[非专利文献3]V.F.Puntes，K.M.Krishan和A.P.Alivisatos，Science，291，2115(2001) G.Viau，P.Toneguzzo，A.Pierrard，O.Acher，F.Fievet-Vincent和F.Fievet，Scripta mater.44，2263(2001)[非专利文献5]D.Farrell，S.A.Majetich和J.P.Wilcoxon，J.Phys.Chem.B 107，11022(2003)[非专利文献6]C.Luna，M.P.Morales，C.J.Serna和M.Vazquez，Materials Scienceand Engineering C23，1129(2003)
技术实现思路
然而，通过上述合成方法获得的金属磁性纳米微粒团存在一个问题，即纳米微粒具有差的化学稳定性，因此随着一段时间的推移将在空气中被氧化，以致于其磁矩将逐渐减弱。因此，当将随时间性能恶化的纳米微粒团引入一系统中时，所得的系统仅具有有限的可靠性。此外，上述合成方法还存在一个问题，即部分或大部分的纳米微粒团遭受不可逆的聚集而导致沉积。而上述发生不可逆聚集的纳米微粒团很难应用于各种系统。考虑到上述问题，完成了本专利技术，其目的是，提供具有优秀抗氧化性和优秀分散性的金属磁性纳米微粒团，以及提供一种以高产率制备该金属磁性纳米微粒团的方法。用于解决上述问题的本专利技术是一种金属磁性纳米微粒团，每个金属磁性纳米微粒包括具有直径不大于3nm贵金属簇的核，以及形成的包围该核的其中具有随机分布的贵金属原子的金属壳，其中金属壳中的贵金属原子含量为(贵金属原子数)/(所有金属原子数)×100为1至15原子％。优选的，贵金属选自Pt，Rh，Au，Pd，Ru，Ag，Ir，Os和其组合。优选的，不同于贵金属的金属选自由选自Fe、Co和Ni中的一种或多种元素组成的单质、二元合金和三元合金。本专利技术的金属磁性纳米微粒团的第一种制备方法的特征在于每个金属磁性纳米微粒包括具有直径不大于3nm贵金属簇的核，以及形成的包围该核的其中具有随机分布的贵金属原子的金属壳，其中金属壳中的贵金属原子含量为(贵金属原子数)/(所有金属原子数)×100为1至15原子％，其中该方法包括第一步在惰性气氛中将还原剂混入含有贵金属前体、不同于贵金属的金属前体、以及分散体稳定剂的有机溶液中；以及第二步加热制备的混合溶液，其中混合溶液中贵金属离子相对于全部金属离子的比例为(贵金属离子)/(全部金属离子)×100为1至20％。本专利技术的金属磁性纳米微粒团的第二种制备方法的特征在于每个金属磁性纳米微粒包含具有直径不大于3nm贵金属簇的核，以及形成的包围该核的其中具有随机分布的贵金属原子的金属壳，其中金属壳中的贵金属原子含量为(贵金属原子数)/(所有金属原子数)×100为1至15原子％，其中该方法包括第一步在惰性气氛下将还原剂和贵金属前体混入含有不同于贵金属的金属前体以及分散体稳定剂的有机溶液中；以及第二步加热制备的混合溶液，其中混合溶液中贵金属离子相对于全部金属离子的比例为(贵金属离子)/(全部金属离子)×100为1至20％。在本专利技术的第一和第二种方法中，优选分散体稳定剂是由式R-X表示的至少一种有机化合物，(其中R代表选自具有6-22个碳原子的直链、支链或环状烃的基团，X代表选自羧酸、膦酸、次膦酸、膦、磺酸、亚磺酸和胺的基团)。通过适当的选择分散体稳定剂可以有利地控制金属磁性纳米微粒团的平均微粒直径。在本专利技术的第一和第二种方法中，在第二步骤中的加热优选在温度为150-300℃的范围内进行。在本专利技术的第一和第二种方法中，通过改变贵金属离子的比率可以有利地控制金属磁性纳米团的平均微粒直径。通过本专利技术的方法可以制备微粒直径为20nm或更小以及微粒直径偏差为30％或更小的金属磁性纳米微粒团。本专利技术的金属磁性纳米微粒团能提供具有优良抗氧化性和优良分散性的金属磁性纳米微粒团。通过本专利技术所述的方法，能以高产率制备该金属磁性纳米微粒团。参考在相关附图中说明的本专利技术的具体实施方案，本专利技术另外的特征及由此提供的优点将在下文详细的阐述。附图说明图1为构成本专利技术的金属磁性纳米微粒团的金属磁性纳米微粒的剖面图；图2为实施例1中的Co磁性纳米微粒团的TEM显微照片；图3为实施例1中Co磁性纳米微粒团在加热前和加热后测量的粉末XRD光谱(CoKα线)； 图4A至4C是实施例2至4中的Co磁性纳米微粒团的TEM显微照片；及图5是比较例3中Co磁性纳米微粒团在加热前和加热后测量的粉末XRD光谱(CoKα线)。具体实施例方式在下文，将描述根据本专利技术中的实施例的金属磁性纳米微粒团的结构。图1为构成本专利技术的金属磁性纳米微粒团的金属磁性纳米微粒剖面图。如图1所示，金属磁性纳米微粒10包括贵金属簇核11，该核以贵金属原子簇为核，形成的包围该贵金属簇核11的金属壳12，贵金属原子12b随机的分布在该金属壳12中，以及包围金属壳12的分散体稳定剂层13。贵金属簇核11包括选自Pt、Rh、Au、Pd、Ru、Ag、Ir、Os及其组合的贵金属原子簇。优选，贵金属簇核11的直径不大于3nm。金属壳12包括随机的分布在具有不同于贵金属的金属的非贵金属基体12a中的贵金属原子12b。构成非贵金属基体12a的金属选自由Fe、Co和Ni中的一种或多种元素组成的单质、二元合金和三元合金。与该贵金属簇核11相同，贵金属原子12b选自Pt、Rh、Au、Pd、Ru、Ag、Ir、Os及其组合。存在于金属磁性纳米微粒10中的所有贵金属原子都有利于高产率的生产具有优秀分散性的金属磁性纳米微粒团。在这些贵金属原子中，随机分散于金属壳12的贵金属原子12b有助于生产的金属磁性纳米微粒团的抗氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属磁性纳米微粒团，所述的金属磁性纳米微粒包括：包含直径不大于３ｎｍ的贵金属簇的核；以及形成的包围所述核的金属壳，贵金属原子在该金属壳中随机分布；其中所述金属壳的贵金属原子的含量为：（贵金属原子数）／（所有金属原 子数）×１００为１－１５原子％。

【技术特征摘要】
JP 2004-5-26 155651/041.一种金属磁性纳米微粒团，所述的金属磁性纳米微粒包括包含直径不大于3nm的贵金属簇的核；以及形成的包围所述核的金属壳，贵金属原子在该金属壳中随机分布；其中所述金属壳的贵金属原子的含量为(贵金属原子数)/(所有金属原子数)×100为1-15原子％。2.权利要求1的金属磁性纳米微粒团，其中所述的贵金属选自Pt、Rh、Au、Pd、Ru、Ag、Ir、Os和其组合。3.权利要求1的金属磁性纳米微粒团，其中所述不同于贵金属的金属选自由选自Fe、Co和Ni的一种或多种元素组成的单质、二元合金和三元合金。4.一种制备金属磁性纳米微粒团的方法，每一金属磁性纳米微粒都包含具有直径不大于3nm贵金属簇的核，以及形成的包围所述核的金属壳、贵金属原子在该金属壳中随机分布，其中所述金属壳中的贵金属原子含量为(贵金属原子数)/(所有金属原子数)×100为1-15原子％，所述的方法包括第一步骤在惰性气氛下，将还原剂混入到含有贵金属前体、不同于贵金属的金属前体以及分散体稳定剂的有机溶液中；以及第二步骤加热制备的所述混合溶液；其中，在所述混合溶液中所述贵金属离子相对于所有金属离子的比率为(贵金属离子)/(所有金属离子)×100为1-20％。5.权利要求4的制备金属磁性纳米微粒团的方法，其中所述的分散体稳定剂是由式R-X表示的至少一种有机化合物，其中R代表选自具有6-22个碳原子的直链、支链或环状烃的基团，X代表选自羧酸、膦酸、次膦酸、膦、磺酸、亚磺酸和胺的基团。6.权利要求5的制备金属磁性纳米微粒团的方法，其中通过适当的选...

【专利技术属性】
技术研发人员：水野干久，佐佐木勇一，井上诚，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]