專利名稱：錐狀磁性鎳納米晶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域的制備方法，具體涉及一種錐狀磁性鎳納米晶的制備方法。
背景技術(shù)：
鎳(Ni)是一種鐵磁性金屬，其納米尺寸的材料具有許多優(yōu)良的性能，如磁性、催化及儲氫性能等，在電子信息、化學(xué)工業(yè)、國防航天等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來，各種形狀的應(yīng)用于各個領(lǐng)域的Ni納米晶已被合成，如:Ni納米顆粒、Ni納米線、Ni納米鏈、Ni納米帶、Ni納米錐、和Ni納米樹枝結(jié)構(gòu)等。其中錐狀的Ni納米晶，具有獨特的納米尺寸的頂端針狀結(jié)構(gòu)，由于尖端增強效應(yīng)展示出優(yōu)異的場致電子發(fā)射特性。場致發(fā)射有著十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如場發(fā)射掃描電子顯微鏡、平板顯示器、平行電子束光刻、陰極射線顯示器、壓力傳感器、真空微波放大器等。因此對于其晶體的生長機理及先進功能材料的設(shè)計制造方面具有重要的研究價值及意義。經(jīng)對現(xiàn)有的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，制備錐狀Ni納米晶皆采用電沉積或電沉積與陽極氧化相結(jié)合的技術(shù)方法，此方法在制備過程中批量生產(chǎn)會造成較重的環(huán)境污染，且成本較高；因此，開發(fā)一種工藝簡單、成本低廉、能耗低的制備錐狀Ni納米晶的方法具有非常重大的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種工藝簡單、成本低廉、綠色環(huán)保的錐狀磁性鎳納米晶的制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:本發(fā)明涉及一種錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，包括以下步驟:A、取金屬鎳片，超聲清洗，去除表面氧化層，得到基底鎳片；B、在鎳鹽濃度為0.01 3.0OmoI/L的鎳鹽水溶液中加入氨基還原試劑形成反應(yīng)液，所述氨基還原試劑占反應(yīng)液總重的質(zhì)量百分比濃度為I 30% ；C、將所述反應(yīng)液和基底鎳片放入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，加熱反應(yīng)，即得分布于基底鎳片上的所述錐狀磁性鎳納米晶。優(yōu)選地，步驟A中，所述超聲清洗具體為:將所述金屬鎳片依次置于丙酮、乙醇及去離子水中各超聲清洗10 30min。進一步優(yōu)選地，步驟A中，所述去除表面氧化層具體為:將超聲清洗后的金屬鎳片置于15 25界七％的稀硫酸中超聲40 60min。優(yōu)選地，步驟B中，所述鎳鹽為氯化鎳、乙酸鎳、硫酸鎳或硝酸鎳。優(yōu)選地，步驟B中，所述氨基還原試劑為水合肼、聯(lián)氨、乙二胺或氨水。優(yōu)選地，步驟C中，所述加熱反應(yīng)采用水熱法，加熱溫度為70 150°C，加熱時間為5 20小時。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為:本發(fā)明制備方法工藝簡單、能耗低、可操作性強；本發(fā)明可通過改變反應(yīng)液中鎳離子濃度、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等參數(shù)對錐狀磁性鎳納米晶的錐度及密度進行調(diào)節(jié)優(yōu)化。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:圖1為本發(fā)明實施例1制備的錐狀磁性鎳納米晶的SM圖；圖2為本發(fā)明實施例1制備的錐狀磁性鎳納米晶的XRD圖；圖3為本發(fā)明實施例2制備的錐狀磁性鎳納米晶的SM圖；圖4為本發(fā)明實施例2制備的錐狀磁性鎳納米晶的XRD圖；圖5為本發(fā)明實施例3制備的錐狀磁性鎳納米晶的SM圖；圖6為本發(fā)明實施例3制備的錐狀磁性鎳納米晶的XRD圖；圖7為本發(fā)明實施例4制備的錐狀磁性鎳納米晶的SM圖；圖8為本發(fā)明實施例4制備的錐狀磁性鎳納米晶的XRD圖；圖9為本發(fā)明實施例5制備的錐狀磁性鎳納米晶的SM圖；圖10為本發(fā)明實施例5制備的錐狀磁性鎳納米晶的XRD圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干調(diào)整和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。實施例1本實施例涉及一種錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，具體步驟如下:步驟一，取一金屬鎳片依次置于丙酮、乙醇及去離子水中各超聲清洗20min，然后將其置于20wt%稀硫酸中超聲50min,去掉表面的氧化層。步驟二,取1.5mmol六水合氯化鎳(NiCl2.6Η20)溶解于30mL的去離子水中，超聲
0.5小時，至氯化鎳充分溶解，制得氯化鎳溶液，然后滴加2mL水合肼還原試劑。步驟三，將步驟一清洗好的鎳片與步驟二配置好的溶液一并置于容量為50mL的聚四氟乙烯不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，放入95°C的烘箱中反應(yīng)10h，待反應(yīng)結(jié)束后將鎳片取出，得到分布于鎳片基底上的錐狀磁性鎳納米晶。制備產(chǎn)物的掃描電鏡及X射線衍射圖譜分別如圖1、2所示，鎳納米錐的頂端直徑約為10nm，頂角約為20° ;結(jié)晶性非常好。實施例2本實施例涉及一種錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，具體步驟如下:步驟一，取一金屬鎳片依次置于丙酮、乙醇及去離子水中各超聲清洗20min，然后將其置于20wt%稀硫酸中超聲50min,去掉表面的氧化層。
步驟二，取3mmol六水合氯化鎳(NiCl2.6H20)溶解于30mL的去離子水中，超聲
0.5小時，至氯化鎳充分溶解，制得氯化鎳溶液，然后滴加2mL水合肼還原試劑。步驟三，將步驟一清洗好的鎳片與步驟二配置好的溶液一并置于容量為50mL的聚四氟乙烯不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，放入95°C的烘箱中反應(yīng)10h，待反應(yīng)結(jié)束后將鎳片取出，得到分布于鎳片基底上的錐狀磁性鎳納米晶。制備產(chǎn)物的掃描電鏡及X射線衍射圖譜分別如圖3、4所示，鎳納米錐的頂端直徑約為20nm，頂角約為40°，結(jié)晶性非常好。實施例3本實施例涉及一種錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，具體步驟如下:步驟一，取一金屬鎳片依次置于丙酮、乙醇及去離子水中各超聲清洗20min，然后將其置于20wt%稀硫酸中超聲50min,去掉表面的氧化層。步驟二，取1.5mmol乙酸鎳溶解于30mL的去離子水中，超聲0.5小時，至乙酸鎳充分溶解，制得乙酸鎳溶液，然后滴加2mL水合肼還原試劑。步驟三，將步驟一清洗好的鎳片與步驟二配置好的溶液一并置于容量為50mL的聚四氟乙烯不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，放入95°C的烘箱中反應(yīng)10h，待反應(yīng)結(jié)束后將鎳片取出，得到分布于鎳片基底上的錐狀磁性鎳納米晶。制備產(chǎn)物的掃描電鏡及X射線衍射圖譜分別如圖5、6所示，鎳納米錐的頂端直徑約為10nm，頂角約為20° ;結(jié)晶性不是很好；與實施例1的掃描電鏡及X射線衍射圖譜的比較可知:所形成的鎳納米錐的表面相對粗糙，錐的結(jié)晶質(zhì)量相對較差，未形成完美的晶體。實施例4本實施例涉及一種錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，具體步驟如下:步驟一，取一金屬鎳片依次置于丙酮、乙醇及去離子水中各超聲清洗lOmin，然后將其置于15wt%稀硫酸中超聲40min,去掉表面的氧化層。步驟二，取90mmol氯化鎳溶解于30mL的去離子水中，超聲0.5小時，至氯化鎳充分溶解，制得氯化鎳溶液，然后滴加IOmL聯(lián)氨還原試劑。步驟三，將步驟一清洗好的鎳片與步驟二配置好的溶液一并置于容量為50mL的聚四氟乙烯不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，放入150°C的烘箱中反應(yīng)5h，待反應(yīng)結(jié)束后將鎳片取出，得到分布于鎳片基底上的錐狀磁性鎳納米晶。制備產(chǎn)物的掃描電鏡及X射線衍射圖譜分別如圖7、8所示，鎳納米錐的頂端直徑約為20nm，頂角約為30° ;與實施例1的掃描電鏡及X射線衍射圖譜的比較可知:當(dāng)鎳離子濃度較高時，鎳納米錐晶的生長速度較快，生長充分，甚至在某些地方幾個鎳納米錐生長在一起形成較厚的片狀鎳納米晶；鎳納米錐晶的結(jié)晶質(zhì)量較好。實施例5本實施例涉及一種錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，具體步驟如下:步驟一，取一金屬鎳片依次置于丙酮、乙醇及去離子水中各超聲清洗30min，然后將其置于25wt%稀硫酸中超聲60min,去掉表面的氧化層。步驟二，取0.3mmol硫酸鎳溶解于30mL的去離子水中，超聲0.5小時，至硫酸鎳充分溶解，制得硫酸鎳溶液，然后滴加0.2mL氨水還原試劑。步驟三，將步驟一清洗好的鎳片與步驟二配置好的溶液一并置于容量為50mL的聚四氟乙烯不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，放入70°C的烘箱中反應(yīng)20h，待反應(yīng)結(jié)束后將鎳片取出，得到分布于鎳片基底上的錐狀磁性鎳納米晶。制備產(chǎn)物的掃描電鏡及X射線衍射圖譜分別如圖9、10所示，此時由于溶液中鎳離子濃度較低，形核過程中能量較低，錐晶的生長未充分進行，所以最終得到的鎳納米錐的晶體質(zhì)量相對略差。以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: A、取金屬鎳片，超聲清洗，去除表面氧化層，得到基底鎳片； B、在鎳鹽濃度為0.0l 3.00mol/L的鎳鹽水溶液中加入氨基還原試劑形成反應(yīng)液，所述氨基還原試劑占反應(yīng)液總重的質(zhì)量百分比濃度為I 30% ； C、將所述反應(yīng)液和基底鎳片放入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，加熱反應(yīng)，即得分布于基底鎳片上的所述錐狀磁性鎳納米晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，其特征在于，步驟A中，所述超聲清洗具體為:將所述金屬鎳片依次置于丙酮、乙醇及去離子水中各超聲清洗10 30mino
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，其特征在于，步驟A中，所述去除表面氧化層具體為:將超聲清洗后的金屬鎳片置于15 25wt%的稀硫酸中超聲40 60mino
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，其特征在于，步驟B中，所述鎳鹽為氯化鎳、乙酸鎳、硫酸鎳或硝酸鎳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，其特征在于，步驟B中，所述氨基還原試劑為水合肼、聯(lián)氨、乙二胺或氨水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐狀磁性鎳納米晶的制備方法，其特征在于，步驟C中，所述加熱反應(yīng)采用水熱法，加熱溫度為70 150°C，加熱時間為5 20小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種錐狀磁性鎳納米晶的制備方法。該方法包括以下步驟取金屬鎳片，超聲清洗，去除表面氧化層，得到基底鎳片；在鎳鹽濃度為0.01～3.00mol/L的鎳鹽水溶液中加入還原試劑形成反應(yīng)液，所述還原試劑占反應(yīng)液總重的質(zhì)量百分比濃度為1～30％；將所述反應(yīng)液和基底鎳片放入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，加熱反應(yīng)，即得分布于基底鎳片上的所述錐狀磁性鎳納米晶。本發(fā)明的方法可大量制備出質(zhì)量穩(wěn)定的錐狀磁性鎳納米晶，本發(fā)明的方法為水熱法，方法新穎，工藝簡單、能耗低、可操作性強。
文檔編號B22F9/24GK103192088SQ20131005511
公開日2013年7月10日 申請日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者張亞非, 李忠麗, 王劍, 魏浩, 魏良明 申請人:上海交通大學(xué)