專利名稱：一種L1₀相CoPt納米顆粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種具有高磁晶各向異性、應(yīng)用于高密度磁記錄材料的Lltl相CoPt納米顆粒的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，21世紀是通信、廣播和電子計算機技術(shù)三位一體的“信息世紀”。如果考慮到資料保存的一般要求為10 30年，則累積、保存和處理的信息將達到驚人的地步，而大容量存儲技術(shù)在信息處理、傳遞和保存中占據(jù)相當(dāng)重要的地位。因此， 高密度、大容量、高速度及低成本的信息存儲一直受到人們極大的關(guān)注。這就必然激勵研究者們?nèi)ラ_發(fā)創(chuàng)造新的存儲技術(shù)，來繼續(xù)滿足人類對更大容量信息存儲系統(tǒng)的需求。最近，由于CoPt磁性納米材料具有獨特的單軸磁晶各向異性、高矯頑力、高居里溫度及穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，成為目前磁性納米材料研究的一個熱點。為了得到粒徑分布均勻、分散性足夠好、磁性能優(yōu)異的CoPt磁性納米顆粒，人們利用不同的制備方法對其進行了大量的研究，主要包括物理方法、化學(xué)方法、反膠束法等。2002年，在《Appl. Phys. Lett.))雜志上，A. C. C. Yu等人利用反相膠束法制備出2-5nm的CoPt納米顆粒，經(jīng)550°C 以上熱處理發(fā)生A1相到Lltl相的轉(zhuǎn)變，成分為Co5tlPt5tl的樣品矯頑力最高達到55000e，但是退火溫度升至600°C矯頑力也沒有發(fā)生明顯的提高。2006年，在《J. Magn. Magn. Mater.》 雜志上，X. Y. Du等人利用液相還原法制備了 CoPt納米顆粒，尺寸為2. 6nm。但是他們所選用的硼氫化鈉做還原劑制備的CoPt納米顆粒，容易產(chǎn)生硼的絡(luò)合物，中間產(chǎn)物的出現(xiàn)難免引入雜質(zhì)，使CoPt磁性納米顆粒的磁性受到嚴重的影響。2002年，在《J. Appl. Phys.))雜志上，M. Chen等人通過高溫液相還原乙酰丙酮化鉬和亞硝酰基化鈷，得到非常均勻的球狀 Co48Pt52納米顆粒，透射電鏡圖顯示顆粒尺寸平均在7nm左右，經(jīng)700°C退火3h得到發(fā)生A1 相到Lltl相的相變，磁滯回線表明有非常好的磁學(xué)性質(zhì)。上述方法制備的CoPt磁性納米顆粒的尺寸一般比其相應(yīng)的合金材料小很多，大多數(shù)在單疇的臨界尺寸以內(nèi)，而得到的矯頑力與合金材料相當(dāng)，這對實現(xiàn)超高密度磁存儲是非常有益的。但是，上述方法也存在著諸多問題大部分研究小組選用的反應(yīng)樣品多為揮發(fā)性劇毒有機化合物，制備過程中工藝復(fù)雜且操作困難，這就限制了用這些方法進行大規(guī)模生產(chǎn)的可能。因此，如何尋找一種簡單且重復(fù)性好的方法來制備具有良好磁性能的CoPt納米顆粒，仍然是CoPt納米顆粒實際應(yīng)用進程中一個亟待解決的難題，需要人們進一步的探索和研究。溶膠-凝膠方法由于操作簡單、可控性強而被廣泛用于氧化物納米顆粒的合成， 但此方法在金屬合金納米材料合成中存在著易氧化的問題，所以目前有關(guān)利用這一方法合成CoPt納米粉體的報道很少。而我們以氯鉬酸、硝酸鈷和檸檬酸為原料，利用溶膠-凝膠法獲得了前驅(qū)體樣品，并利用其在熱處理過程中可釋放出具有還原的一氧化碳氣體的特性， 有效地解決了利用溶膠-凝膠方法合成CoPt納米顆粒過程中的氧化問題，得到了單相的 Li。相CoPt納米顆粒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中溶膠-凝膠方法在金屬合金納米材料合成中存在的易氧化的問題，提供一種操作簡單、可控性強的Llc^H CoPt納米顆粒的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，該方法是采用溶膠-凝膠法，將金屬鹽和檸檬酸的水溶液進行反應(yīng)，通過干燥、燒結(jié)得到最終產(chǎn)物。本發(fā)明具體制備Lltl相CoPt納米顆粒的做法是該方法采用溶膠-凝膠法，并按摩爾比為1 1 1.5稱量氯鉬酸、硝酸鈷和檸檬酸作為反應(yīng)原料，將稱量好的原料分別加入到三個裝有去離子水的容器中進行混合，充分攪拌得到濕溶膠，再將濕溶膠放到干燥箱中干燥得到干凝膠，隨后將干燥箱升溫進一步脫水膨化得到CoPt納米顆粒前驅(qū)體，最后在惰性氣氛中將前驅(qū)體在高溫下熱處理2小時，隨爐冷卻，得到最終產(chǎn)品。還可以在混合步驟中按照摩爾比為1 1000將溶于乙醇溶液的正硅酸乙酯 [C8H20O4Si]加入到氯鉬酸、硝酸鈷和檸檬酸的混合水溶液中，采用這一措施后可以提高顆粒的分散性，得到更均勻分散的CoPt納米顆粒。本發(fā)明的優(yōu)點在于1、本發(fā)明方法溶膠-凝膠法制備Lltl相CoPt納米顆粒的合成工藝操作簡單、可控性強、各組分混合均勻性好，而且該方法制備的Lltl相CoPt納米顆粒適合于大規(guī)模生產(chǎn)；2、本發(fā)明方法通過在不同溫度下進行熱處理，進而可以得到不同粒度的Lltl相 CoPt納米顆粒；3、本發(fā)明方法參與反應(yīng)的除Co離子和Pt離子，其它離子均以氣體等方式釋放，不易引入雜項；4、本發(fā)明方法所制備顆粒的分散性好，尺寸分布均勻。


圖1是本發(fā)明方法600°C退火2小時得到的Li。相CoPt納米顆粒的XRD譜圖。圖2是本發(fā)明方法700°C退火2小時得到的Lltl相CoPt納米顆粒的XRD譜圖。圖3是本發(fā)明方法700°C退火2小時得到的Li。相CoPt納米顆粒的TEM圖像。圖4是本發(fā)明方法700°C退火2小時得到的Lltl相CoPt納米顆粒的VSM譜圖。圖5是本發(fā)明方法制備工藝流程圖。
具體實施例方式從圖1和圖2中可以看到，得到的樣品均為單相Lltl相CoPt納米顆粒，沒有任何雜相存在。而且隨著溫度增加，樣品的結(jié)晶程度更好，且粒度明顯增大。通過謝樂公式計算發(fā)現(xiàn)，樣品在600°C和700°C退火的粒度分別約為IOnm和15nm。如圖3所示，樣品由分散性較好、粒度分布均勻的圓球形顆粒組成，其平均顆粒尺寸約為15nm，這與XRD計算結(jié)果相同。在圖4中，從樣品的磁滯回線可以看到，樣品具有鐵磁性，其矯頑力達到33000e。具體制備工藝步驟如下1、所有用于制備本發(fā)明的化學(xué)原料都是分析純的。分別按等摩爾比稱取0.002mol 六水合氯鉬酸[H2PtCl6 · 6H20]和0. 002mol六水合硝酸鈷[Co (NO3)2 · 6H20]，再稱取摩爾數(shù)是六水合硝酸鈷1. 5倍的0. 003mol 一水合檸檬酸[C6H8O7 · H2O]；2、將稱量好的三種原料分別放入三個250ml的容器中，每個容器中再分別加入 50ml、50ml、100ml的去離子水，并分別標號為A、B、C ；3、將A、B、C號溶液分別放在磁力攪拌器上攪拌30分鐘后，將A、B號溶液混合得到D號溶液，再將D號溶液攪拌1小時。最后將C號溶液倒入到D號溶液中，攪拌2小時最終得到均勻混合的濕溶膠(標號為E)；4、將E號濕溶膠放到干燥箱中于80°C恒溫干燥對小時得到干凝膠，隨后視其膨化的程度適當(dāng)提高膨化溫度(120 140°C )使干凝膠進一步脫水5小時得到CoPt納米顆粒前驅(qū)體。5、將CoPt納米顆粒前驅(qū)體取出裝入到坩堝中，在惰性氣氛中(通入Ar氣)將前驅(qū)體在不同溫度下(600 1000°C )熱處理2小時。進而通過不同的退火溫度實現(xiàn)對納米顆粒尺寸的控制。6、熱處理后隨爐冷卻，將樣品在瑪瑙研缽進行充分的研磨，就會制得粒度分散均勻、具有良好磁性能的Llc^H CoPt納米顆粒，并實現(xiàn)對納米顆粒尺寸的控制。
權(quán)利要求
1.一種LIc^H CoPt納米顆粒的制備方法，其特征在于該方法采用溶膠-凝膠法，并按摩爾比為1 1 1.5稱量氯鉬酸、硝酸鈷和檸檬酸作為反應(yīng)原料，將稱量好的原料分別加入到三個裝有去離子水的容器中進行混合，充分攪拌得到濕溶膠，再將濕溶膠放到干燥箱中干燥得到干凝膠，隨后將干燥箱升溫進一步脫水膨化得到CoPt納米顆粒前驅(qū)體，最后在惰性氣氛中將前驅(qū)體在高溫下熱處理2小時，隨爐冷卻，得到最終產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Lltl相CoPt納米顆粒的制備方法，其特征在于所述的氯鉬酸為六水合氯鉬酸、硝酸鈷為六水合硝酸鈷、檸檬酸為一水合檸檬酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Lltl相CoPt納米顆粒的制備方法，其特征在于將稱量好的三種反應(yīng)原料分別放入三個250ml的容器中，每個容器中再分別加入50ml、50ml、 IOOml的去離子水，并分別標號為A、B、C ；將A、B、C號溶液分別放在磁力攪拌器上攪拌30 分鐘后，將A、B號溶液混合得到D號溶液，再將D號溶液攪拌1小時；最后將C號溶液倒入到D號溶液中，攪拌2小時最終得到均勻混合的濕溶膠E。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Lltl相CoPt納米顆粒的制備方法，其特征在于所述的濕溶膠E經(jīng)80°C恒溫干燥M小時得到干凝膠，干凝膠在120 140°C進一步脫水膨化5小時得到CoPt納米顆粒前驅(qū)體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Lltl相CoPt納米顆粒的制備方法，其特征在于所述的 CoPt納米顆粒前驅(qū)體在高純Ar惰性氣氛中在600 1000°C間的不同溫度下熱處理2小時， 隨爐冷卻，在瑪瑙研缽進行充分的研磨，制得具有良好磁性能的Lltl相CoPt納米顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Lltl相CoPt納米顆粒的制備方法，其特征在于還可以在混合步驟中按照摩爾比為1 1000將溶于乙醇溶液的正硅酸乙酯[C8H2tlO4Si]加入到氯鉬酸、硝酸鈷和檸檬酸的混合水溶液中。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種具有高磁晶各向異性、應(yīng)用于高密度磁記錄材料的L10相CoPt納米顆粒的制備方法，該方法采用溶膠-凝膠法，并按摩爾比為1∶1∶1.5稱量氯鉑酸、硝酸鈷和檸檬酸作為反應(yīng)原料，將稱量好的原料分別加入到三個裝有去離子水的容器中進行混合，充分攪拌得到濕溶膠，再將濕溶膠放到干燥箱中干燥得到干凝膠，隨后將干燥箱升溫進一步脫水膨化得到CoPt納米顆粒前驅(qū)體，最后在惰性氣氛中將前驅(qū)體在高溫下熱處理2小時，隨爐冷卻，得到最終產(chǎn)品。
文檔編號B22F9/24GK102233432SQ20101015897
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者劉洋, 楊景海, 王雅新 申請人:吉林師范大學(xué)