一种Ｆｅ－Ｂ－Ｐ超细粒子的制备方法技术

一种Ｆｅ－Ｂ－Ｐ超细粒子的制备方法，在室温下，以水为溶剂，依次溶入ＦｅＣｌ２.４Ｈ２Ｏ、ＮＨ４Ｃｌ、柠檬酸钠、次亚磷酸钠；向溶液中加入包裹剂；滴加ＮａＯＨ溶液调节溶液ｐＨ值；滴加硼氢化钠水溶液，得到黑色的Ｆｅ－Ｂ－Ｐ超细粒子悬浮液；离心分离，得到Ｆｅ－Ｐ－Ｂ超细粒子；将超细粒子收集，水洗、乙醇洗后，存放入乙醇中。本发明专利技术得到的亚微米、纳米超细粉体材料，具有高饱和磁化强度、低矫顽力是良好的软磁材料，在磁流体、电磁波吸波材料、ＤＣ－ＤＣ转换器、靶向药物等等众多领域具有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁性材料
，具体涉及Fe基软磁材料制备方法。
技术介绍
Fe基软磁材料具有高饱和磁化强度和低的矫顽力，目前具有非常广泛的应用。 随着科技的发展，亚微米、纳米材料开始逐渐走进材料应用舞台。当把材料作成亚微米、 纳米级范围时，它会显露出很多和块体材料不同的特性，例如小尺寸效应、表面效应、隧 道效应甚至量子效应等等。对于软磁材料，一般要求有高的磁导率和饱和磁化强度，低的 矫顽力和磁耗损等。金属软磁材料是最早应用的软磁材料，但因金属的电阻率很低(约 10—6_10—SQcm)，应用到高频时会产生显著的涡电流损耗。通过减小颗粒粒径，制备出纳米、 亚微米尺寸材料，可有效减小这种损耗效应。因此近年来，研究人员把Fe基软磁材料制备 成亚微米、纳米级范围的粒子，这种超细粉表现出很多优良特性。从而在磁流体、吸波材料、 靶向药物等等众多领域具有广阔的应用前景。 目前研究人员开发出多种Fe基软磁粉体材料的制备方法，主要有两种方法，一种 是物理法，它主要把材料由大变小，从块体材料最终制备成纳米、亚微米粒子粉，例如球磨 破碎或液态软磁合金雾化制粉。这种制备方法的优点是方法简单，容易大规模生产，但粉体 的粒径不容易控制，很难得到粒径均匀的粉体材料。另一种是化学方法，通过化学的氧化还 原、分解等方法首先合成出原子团簇，然后这些团簇逐渐长大成纳米、亚微米级粒子。这种 方法具有很多优点，例如反应成本低；反应可以控制，可以通过反应过程中对温度、时间、 还原剂等工艺参数的控制来控制晶形及颗粒尺寸；设备简单且要求不高；工艺过程简单， 通过控制其工艺过程，可以制备出合金纳米材料，金属掺杂工艺易于实施，从而达到有目的 地进行掺杂，易于实现工业化大生产。另外在反应过程中，可以通过包裹剂的添加来改善粒 子的均匀性，从而得到粒度分布窄的单分散的超细粒子。 由于磁性材料随着晶粒减小而矫顽力增大，把材料作成亚微米、纳米级粒子，材料 的晶粒尺寸也会减小到这一尺度范围，矫顽力也随着增加，阻碍了软磁材料的应用。如何解 决矫顽力大的问题一直是研究的重点。通常非晶材料具有极小的矫顽力，因此如果把粒子 作成非晶粒子则会大大减小粒子的矫顽力。通常B、 P是有利于形成非晶的元素，在合金中 添加B、P时会使合金容易形成非晶结构。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的问题，本专利技术提供，达 到制备出具有非晶结构的、低矫顽力、高饱和磁化强度的、尺寸均匀并可控的Fe-B-P的超 细粒子的目的。 本专利技术方法步骤如下。 (1)在室温下，以水为溶剂，依次溶入以下物质FeCl2 4H20、 NH4C1、柠檬酸钠 (C6H5Na307 2H20)和次亚磷酸钠(NaH2P02 H20)。 水溶液中，上述各物质的质量百分比浓度为FeCl2 4H20 5 40% ;NH4C1 2 20% ;柠檬酸钠(C6H5Na307 2H20) 5 20% ;次亚磷酸钠(NaH2P02 H20) 5 35%。 (2)向步骤(1)配制的溶液中加入尿素、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙二醇(PEG) 作为包裹剂，加入量按包裹剂和FeCl2 4H20的摩尔比，为包裹剂FeCl2 4H20 = (0. 25 10) : l，从而控制粒子的尺寸均匀程度。 (3)在搅拌条件下(搅拌速率50 3000转/分钟)，向步骤(2)制备的溶液中滴 加0. 5 3mol/L的NaOH溶液，滴加速率为20 300ml/h，调节步骤(2)配制的溶液pH值 达到设定值6 13。 (4)将质量百分比浓度为5 30%的硼氢化钠(NaBH4)水溶液滴加到步骤(3)制 备的溶液中，滴加速率为20 300ml/h。硼氢化钠是强还原剂，它可以将溶液中的亚铁离 子还原成Fe，滴完后继续搅拌20 180分钟，搅拌速率50 3000转/分钟，得到黑色的 Fe-B-P超细粒子悬浮液。反应方程式如下 FeCl3+NaH2P02 — Fe(H2P02)3 I +NaCl， Fe(H2P02)3微溶于水，因此Fe-P-B超细非晶合金实际由下述反应制得 Fe (H2P02) 3+NaBH4 — Fe-P-B I +NaOH+H20+H2个 硼氢化钠(NaBH4)溶液的滴加量，按照溶液中硼氢化钠(NaBH4)与FeCl2 4H20的 摩尔比控制，即按照NaBH4 : FeCl2*4H20= (0. 5 4) : 1。 (5)将步骤(4)得到的黑色悬浮液倒入离心管中，在4000 6000转/分钟的转速 下离心分离，超细粒子会由于重力离心力的作用下贴附在离心管的管壁上，将液体倒出，剩 下的就是Fe-P-B超细粒子。 (6)将Fe-P-B超细粒子收集后，用水洗1 3次，用乙醇洗1 2次后，存放入乙醇中。 本专利技术制备的Fe-B-P超细粒子，粒度分布窄，为50 lOOOnm。 本专利技术方法通过添加B、P元素制备出具有非晶结构的Fe-B-P合金超细粒子，其矫顽力低于lOOe，并同时具有较高的饱和磁化强度。 本专利技术的优点是十分显著的本专利技术使用柠檬酸钠、次亚磷酸钠、NaBH4作为还原 剂，水作为反应溶剂，另外使用NaOH作为pH值调节，使用尿素或PVP或PEG等作为包裹剂， 反应后可以很容易通过盐酸中和反应后的溶液，因此本化学合成是绿色、无污染的方法。 本专利技术制备的Fe-B-P纳米、亚微米粒子具有非晶结构，因此具有较低的矫顽力(Hc，低于 100e);另外该粒子是Fe基，因此具有较高的饱和磁化强度(Ms，超过120emu/g)。由于使用 了包裹剂，本方法制备的超细粒子具有均匀的尺寸并且粒径从几十纳米到1微米可控。本 专利技术得到的亚微米、纳米超细粉体材料，具有高饱和磁化强度(Ms)、低矫顽力(He)是良好 的软磁材料，在磁流体、电磁波吸波材料、DC-DC转换器、耙向药物等等众多领域具有着广阔 的应用前景。附图说明 图1100nm的Fe-B-P超细粒子的扫描电镜照片。 图2非晶Fe-B-P超细粒子XRD (X射线衍射)谱线。 图3200nm的Fe-B-P超细粒子的的扫描电镜照片。 图4500nm的Fe-B-P超细粒子的的扫描电镜照片。 图51000nm的Fe-B-P超细粒子的的扫描电镜照片。 图6加入尿素作为包裹剂的Fe-B-P超细粒子的扫描电镜照片。 图7加入PEG作为包裹剂的Fe-B-P超细粒子的扫描电镜照片。 图8Fe-B-P超细粒子的磁化曲线。具体实施例方式以下通过实施例进一步说明本专利技术的方法。 实施例1 制备Fe-B-P超细粒子的步骤如下。 (1)在室温下，以水为溶剂，依次溶入以下物质FeCl2 4H20、 NH4C1、柠檬酸钠 (C6H5Na307 2H20)和次亚磷酸钠(NaH2P02 H20)。 水溶液中，上述各物质的质量百分比浓度为FeCl2 4112022% ;NH4C1 11% ;柠檬酸 钠(C6H5Na307 2H20)22% ;次亚磷酸钠(NaH2P02 H20)20%。 (2)向步骤(1)配制的溶液中加入尿素作为包裹剂，加入量按包裹剂和 FeCl2 4H20的摩尔比，为包裹剂FeCl2 4H20 = 5 : 1，从而控制粒子的尺寸均匀程度。 (3)在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｆｅ－Ｂ－Ｐ超细粒子的制备方法，其特征在于步骤如下：（１）在室温下，以水为溶剂，依次溶入物质：ＦｅＣｌ↓［２］.４Ｈ↓［２］Ｏ、ＮＨ↓［４］Ｃｌ、柠檬酸钠和次亚磷酸钠，水溶液中，各物质的质量百分比浓度为：ＦｅＣｌ↓［２］.４Ｈ↓［２］Ｏ５～４０％，ＮＨ↓［４］Ｃｌ２～２０％，柠檬酸钠５～２０％，次亚磷酸钠５～３５％；（２）向步骤（１）配制的溶液中加入尿素、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇作为包裹剂，加入量按包裹剂和ＦｅＣｌ↓［２］.４Ｈ↓［２］Ｏ的摩尔比，为包裹剂∶ＦｅＣｌ↓［２］.４Ｈ↓［２］Ｏ＝（０．２５～１０）∶１；（３）在搅拌条件下，向步骤（２）制备的溶液中滴加ＮａＯＨ溶液，调节步骤（２）配制的溶液ｐＨ值达到设定值６～１３；（４）将硼氢化钠水溶液滴加到步骤（３）制备的溶液中，滴完后继续搅拌２０～１８０分钟，得到黑色的Ｆｅ－Ｂ－Ｐ超细粒子悬浮液；（５）将步骤（４）得到的黑色悬浮液倒入离心管中，在４０００～６０００转／分钟的转速下离心分离，超细粒子贴附在离心管的管壁上，将液体倒出，剩下的就是Ｆｅ－Ｐ－Ｂ超细粒子；（６）将Ｆｅ－Ｐ－Ｂ超细粒子收集，用水洗１～３次，用乙醇洗１～２次后，存放入乙醇中。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦高梧，裴文利，姚骋，李松，任玉平，左良，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]