专利名称：锥状磁性镍纳米晶的制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料技术领域的制备方法，具体涉及一种锥状磁性镍纳米晶的制备方法。
背景技术：
镍(Ni)是一种铁磁性金属，其纳米尺寸的材料具有许多优良的性能，如磁性、催化及储氢性能等，在电子信息、化学工业、国防航天等工业领域具有广泛的应用前景。近年来，各种形状的应用于各个领域的Ni纳米晶已被合成，如:Ni纳米颗粒、Ni纳米线、Ni纳米链、Ni纳米带、Ni纳米锥、和Ni纳米树枝结构等。其中锥状的Ni纳米晶，具有独特的纳米尺寸的顶端针状结构，由于尖端增强效应展示出优异的场致电子发射特性。场致发射有着十分广泛的应用领域，如场发射扫描电子显微镜、平板显示器、平行电子束光刻、阴极射线显示器、压力传感器、真空微波放大器等。因此对于其晶体的生长机理及先进功能材料的设计制造方面具有重要的研究价值及意义。经对现有的文献检索发现，制备锥状Ni纳米晶皆采用电沉积或电沉积与阳极氧化相结合的技术方法，此方法在制备过程中批量生产会造成较重的环境污染，且成本较高；因此，开发一种工艺简单、成本低廉、能耗低的制备锥状Ni纳米晶的方法具有非常重大的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种工艺简单、成本低廉、绿色环保的锥状磁性镍纳米晶的制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:本发明涉及一种锥状磁性镍纳米晶的制备方法，包括以下步骤:A、取金属镍片，超声清洗，去除表面氧化层，得到基底镍片；B、在镍盐浓度为0.01 3.0OmoI/L的镍盐水溶液中加入氨基还原试剂形成反应液，所述氨基还原试剂占反应液总重的质量百分比浓度为I 30% ；C、将所述反应液和基底镍片放入高压反应釜内，加热反应，即得分布于基底镍片上的所述锥状磁性镍纳米晶。优选地，步骤A中，所述超声清洗具体为:将所述金属镍片依次置于丙酮、乙醇及去离子水中各超声清洗10 30min。进一步优选地，步骤A中，所述去除表面氧化层具体为:将超声清洗后的金属镍片置于15 25界七％的稀硫酸中超声40 60min。优选地，步骤B中，所述镍盐为氯化镍、乙酸镍、硫酸镍或硝酸镍。优选地，步骤B中，所述氨基还原试剂为水合肼、联氨、乙二胺或氨水。优选地，步骤C中，所述加热反应采用水热法，加热温度为70 150°C，加热时间为5 20小时。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为:本发明制备方法工艺简单、能耗低、可操作性强；本发明可通过改变反应液中镍离子浓度、反应时间、反应温度等参数对锥状磁性镍纳米晶的锥度及密度进行调节优化。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本发明实施例1制备的锥状磁性镍纳米晶的SM图；图2为本发明实施例1制备的锥状磁性镍纳米晶的XRD图；图3为本发明实施例2制备的锥状磁性镍纳米晶的SM图；图4为本发明实施例2制备的锥状磁性镍纳米晶的XRD图；图5为本发明实施例3制备的锥状磁性镍纳米晶的SM图；图6为本发明实施例3制备的锥状磁性镍纳米晶的XRD图；图7为本发明实施例4制备的锥状磁性镍纳米晶的SM图；图8为本发明实施例4制备的锥状磁性镍纳米晶的XRD图；图9为本发明实施例5制备的锥状磁性镍纳米晶的SM图；图10为本发明实施例5制备的锥状磁性镍纳米晶的XRD图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例1本实施例涉及一种锥状磁性镍纳米晶的制备方法，具体步骤如下:步骤一，取一金属镍片依次置于丙酮、乙醇及去离子水中各超声清洗20min，然后将其置于20wt%稀硫酸中超声50min,去掉表面的氧化层。步骤二,取1.5mmol六水合氯化镍(NiCl2.6Η20)溶解于30mL的去离子水中，超声
0.5小时，至氯化镍充分溶解，制得氯化镍溶液，然后滴加2mL水合肼还原试剂。步骤三，将步骤一清洗好的镍片与步骤二配置好的溶液一并置于容量为50mL的聚四氟乙烯不锈钢高压反应釜中，放入95°C的烘箱中反应10h，待反应结束后将镍片取出，得到分布于镍片基底上的锥状磁性镍纳米晶。制备产物的扫描电镜及X射线衍射图谱分别如图1、2所示，镍纳米锥的顶端直径约为10nm，顶角约为20° ;结晶性非常好。实施例2本实施例涉及一种锥状磁性镍纳米晶的制备方法，具体步骤如下:步骤一，取一金属镍片依次置于丙酮、乙醇及去离子水中各超声清洗20min，然后将其置于20wt%稀硫酸中超声50min,去掉表面的氧化层。
步骤二，取3mmol六水合氯化镍(NiCl2.6H20)溶解于30mL的去离子水中，超声
0.5小时，至氯化镍充分溶解，制得氯化镍溶液，然后滴加2mL水合肼还原试剂。步骤三，将步骤一清洗好的镍片与步骤二配置好的溶液一并置于容量为50mL的聚四氟乙烯不锈钢高压反应釜中，放入95°C的烘箱中反应10h，待反应结束后将镍片取出，得到分布于镍片基底上的锥状磁性镍纳米晶。制备产物的扫描电镜及X射线衍射图谱分别如图3、4所示，镍纳米锥的顶端直径约为20nm，顶角约为40°，结晶性非常好。实施例3本实施例涉及一种锥状磁性镍纳米晶的制备方法，具体步骤如下:步骤一，取一金属镍片依次置于丙酮、乙醇及去离子水中各超声清洗20min，然后将其置于20wt%稀硫酸中超声50min,去掉表面的氧化层。步骤二，取1.5mmol乙酸镍溶解于30mL的去离子水中，超声0.5小时，至乙酸镍充分溶解，制得乙酸镍溶液，然后滴加2mL水合肼还原试剂。步骤三，将步骤一清洗好的镍片与步骤二配置好的溶液一并置于容量为50mL的聚四氟乙烯不锈钢高压反应釜中，放入95°C的烘箱中反应10h，待反应结束后将镍片取出，得到分布于镍片基底上的锥状磁性镍纳米晶。制备产物的扫描电镜及X射线衍射图谱分别如图5、6所示，镍纳米锥的顶端直径约为10nm，顶角约为20° ;结晶性不是很好；与实施例1的扫描电镜及X射线衍射图谱的比较可知:所形成的镍纳米锥的表面相对粗糙，锥的结晶质量相对较差，未形成完美的晶体。实施例4本实施例涉及一种锥状磁性镍纳米晶的制备方法，具体步骤如下:步骤一，取一金属镍片依次置于丙酮、乙醇及去离子水中各超声清洗lOmin，然后将其置于15wt%稀硫酸中超声40min,去掉表面的氧化层。步骤二，取90mmol氯化镍溶解于30mL的去离子水中，超声0.5小时，至氯化镍充分溶解，制得氯化镍溶液，然后滴加IOmL联氨还原试剂。步骤三，将步骤一清洗好的镍片与步骤二配置好的溶液一并置于容量为50mL的聚四氟乙烯不锈钢高压反应釜中，放入150°C的烘箱中反应5h，待反应结束后将镍片取出，得到分布于镍片基底上的锥状磁性镍纳米晶。制备产物的扫描电镜及X射线衍射图谱分别如图7、8所示，镍纳米锥的顶端直径约为20nm，顶角约为30° ;与实施例1的扫描电镜及X射线衍射图谱的比较可知:当镍离子浓度较高时，镍纳米锥晶的生长速度较快，生长充分，甚至在某些地方几个镍纳米锥生长在一起形成较厚的片状镍纳米晶；镍纳米锥晶的结晶质量较好。实施例5本实施例涉及一种锥状磁性镍纳米晶的制备方法，具体步骤如下:步骤一，取一金属镍片依次置于丙酮、乙醇及去离子水中各超声清洗30min，然后将其置于25wt%稀硫酸中超声60min,去掉表面的氧化层。步骤二，取0.3mmol硫酸镍溶解于30mL的去离子水中，超声0.5小时，至硫酸镍充分溶解，制得硫酸镍溶液，然后滴加0.2mL氨水还原试剂。步骤三，将步骤一清洗好的镍片与步骤二配置好的溶液一并置于容量为50mL的聚四氟乙烯不锈钢高压反应釜中，放入70°C的烘箱中反应20h，待反应结束后将镍片取出，得到分布于镍片基底上的锥状磁性镍纳米晶。制备产物的扫描电镜及X射线衍射图谱分别如图9、10所示，此时由于溶液中镍离子浓度较低，形核过程中能量较低，锥晶的生长未充分进行，所以最终得到的镍纳米锥的晶体质量相对略差。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
权利要求
1.一种锥状磁性镍纳米晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: A、取金属镍片，超声清洗，去除表面氧化层，得到基底镍片； B、在镍盐浓度为0.0l 3.00mol/L的镍盐水溶液中加入氨基还原试剂形成反应液，所述氨基还原试剂占反应液总重的质量百分比浓度为I 30% ； C、将所述反应液和基底镍片放入高压反应釜内，加热反应，即得分布于基底镍片上的所述锥状磁性镍纳米晶。
2.根据权利要求1所述的锥状磁性镍纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述超声清洗具体为:将所述金属镍片依次置于丙酮、乙醇及去离子水中各超声清洗10 30mino
3.根据权利要求1所述的锥状磁性镍纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述去除表面氧化层具体为:将超声清洗后的金属镍片置于15 25wt%的稀硫酸中超声40 60mino
4.根据权利要求1所述的锥状磁性镍纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述镍盐为氯化镍、乙酸镍、硫酸镍或硝酸镍。
5.根据权利要求1所述的锥状磁性镍纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述氨基还原试剂为水合肼、联氨、乙二胺或氨水。
6.根据权利要求1所述的锥状磁性镍纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤C中，所述加热反应采用水热法，加热温度为70 150°C，加热时间为5 20小时。
全文摘要
本发明公开了一种锥状磁性镍纳米晶的制备方法。该方法包括以下步骤取金属镍片，超声清洗，去除表面氧化层，得到基底镍片；在镍盐浓度为0.01～3.00mol/L的镍盐水溶液中加入还原试剂形成反应液，所述还原试剂占反应液总重的质量百分比浓度为1～30％；将所述反应液和基底镍片放入高压反应釜内，加热反应，即得分布于基底镍片上的所述锥状磁性镍纳米晶。本发明的方法可大量制备出质量稳定的锥状磁性镍纳米晶，本发明的方法为水热法，方法新颖，工艺简单、能耗低、可操作性强。
文档编号B22F9/24GK103192088SQ20131005511
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月20日 优先权日2013年2月20日
发明者张亚非, 李忠丽, 王剑, 魏浩, 魏良明 申请人:上海交通大学