C磁性纳米线的制备方法
【专利摘要】一种Ni3C磁性纳米线的制备方法,涉及金属碳化纳米线的制备方法，所述方法包括在惰性气体保护下，以镍的可溶性盐为镍源，钌的可溶性盐为成核剂，多元醇为溶剂，加入碱调节pH值，回流后加入表面活性剂，制备得到Ni3C磁性纳米线。该Ni3C磁性纳米线直径可在2-50 nm之间调节，纳米线长度可在50-2000 nm之间，是磁性材料。该方法加入成核剂控制磁性纳米碳化物形貌，方法操作简单、可控性强、无需模板，Ni3C磁性纳米线可大规模合成，合成周期短，设备要求简单，原料易得，无毒无害，易于大规模生产。
【专利说明】
一种Ni3C磁性纳米线的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属碳化纳米线的制备方法,特别是涉及一种Ni3C磁性纳米线的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着电子信息科学与技术的发展，作为信息的载体一磁记录介质的存储面密度有待于提高。由于镍纳米线的六角形的几何形状，样品对于入射光的不同偏振方向有不同的反应，这导致它的光学和磁光性能都有很大的各向异性，纳米线的磁光特性比相应的块体有很大的提高，使这种体系具有良好的磁光应用前景。由于磁性纳米线有很高的长径比，因此它具有显著的磁各向异性，当铁磁性物质进入纳米级(约5 nm)时，由于由多畴变成为单畴，单根纳米线显示出极强的顺磁效应。磁性纳米线阵列在高密度磁记录领域具有潜在的应用前景，并可用于高密度垂直磁记录材料，磁纳米线有可能成为新一代的高密度垂直磁存储材料，可以使存储密度得到大幅度提高，实现量子磁盘，还可以用做吸波材料、磁传感器、磁记录材料、巨磁电阻材料等。镍的磁性纳米线所表现出的较高的矫顽力说明了其特殊的磁单畴特性，这也使得开发出新的高密度垂直磁记录材料成为可能。
[0003]目前，一般利用模板法来制备磁性金属纳米线，即利用沉积的方法将磁性金属沉积到多孔模板的纳米孔洞中形成纳米线。主要应用的模板包括有多孔阳极氧化铝(AAO)模板、多孔硅模板和刻蚀高聚物这3种模板，用多元醇为溶剂一步合成Ni3C纳米线的方法未见报道。合成的Ni3C纳米线(包括控制合成的Ni/Ni3C核壳结构)为铁磁性材料。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种Ni3C磁性纳米线的制备方法，该方法加入成核剂控制磁性纳米碳化物形貌，方法操作简单、可控性强、无需模板、易于大规模生产。
[0005]本发明所采用的技术方案是:
在惰性气体保护下，以镍的可溶性盐为镍源，钌的可溶性盐为成核剂，多元醇为溶剂，加入碱调节PH值，回流后加入表面活性剂，无需加入还原剂，一步可以制备得到Ni3C磁性纳米线。具体步骤是:
(1)在室温条件下，分别用分析天平称量一定量的镍盐，一定量的碱，溶解到90mL醇溶液的烧杯中，在磁力搅拌器下剧烈搅拌，加热温度为40°C，当溶质全部溶解完全后，得到绿色透明溶液。同时，称取一定量的钌盐加入到1ml的醇溶液玻璃瓶中，加热温度为100°C，使其快速溶解备用；
(2)将所制得的绿色溶液转移至250mL四口烧瓶中，接上防溅球，空气冷凝管，在惰性气体保护的条件下，升温到100°C，在100°C保温40分钟，除去体系中的水分，当保温20min时，将钌盐醇溶液注入四口烧瓶中；
(3)惰性气体保护条件，以2V/min进行升温，加热到一定温度，进行回流反应一段时间；在适当的时间，加入一定量表面活性剂。
[0006](4)反应结束后，在惰性气体保护条件，冷却到室温；
(5)收集烧瓶中的粉末样品，采用离心机以10000r/min速度离心分离8min，产物分散在无水乙醇中，进行超生波洗涤5min，再进行离心分离；如此反复3次；
(6)获得的粉末样品在真空干燥箱中，80°C干燥6小时，获得样品。
[0007]本发明所述惰性气体为氩气或氮气；
所述可溶镍盐为可溶性氯化镍、醋酸镍或者硝酸镍；
所述可溶钌盐为可溶性氯化钌、硝酸钌；
所述多元醇为乙二醇，丙二醇，丁二醇，四甘醇，癸二醇等多元醇；
所述表面活性剂为三苯基膦:油胺=0.5，1，1.5,2 (体积比)；
所述回流温度为180-320°C，时间为I分钟-5小时；
所述碱为NaOH或Κ0Η，碱液的浓度0_2 mol/L。
[0008]本发明制备Ni3C磁性纳米线的制备方法中，Ni3C磁性纳米线的直径可在2-50 nm之间调节，长度可在50-2000 nm之间调节，磁学性质为铁磁性。并且通过调解反应时间，可以获得外壳是Ni3C,内核是Ni元素的核壳结构，壳层以及核层厚度可以调解。
[0009]本发明的优点与效果是:
(1)无需昂贵的模板，可控合成不同长径比的Ni3C磁性纳米线；
(2)制备过程简单，合成周期短，易于大规模生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1-3为实施例1，2，3制备Ni3C纳米粒子的X-射线衍射图；
图4-6为实施例1,2,3样品的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0011]实施例1:在室温条件下，称量1.16 g Ni(NO3)2.6H20，0.1 g Κ0Η，溶解于90 mL四甘醇的烧杯中，在磁力搅拌器下剧烈搅拌，加热温度为40 °C，当溶质全部溶解完全后，得到绿色透明溶液，同时，称取一定量的钌盐加入到5 ml的醇溶液玻璃瓶中，加热温度为100°C，使其快速溶解备用。将所制得的绿色溶液转移至250 mL四口烧瓶中，接上防溅球，空气冷凝管，在惰性气体保护的条件下，升温到100°C，在100°C保温40分钟，除去体系中的水分；惰性气体保护条件，以2 °C/min进行升温，加热到31 (TC，回流10分钟后，加入表面活性剂I ml，(V三苯基膦:V油胺=0.5)，继续回流3小时。反应结束后，在惰性气体保护条件，冷却到室温；收集烧瓶中的粉末样品，采用离心机以10000 r/min速度离心分离8min，产物分散在无水乙醇中，进行超生波洗涤5min，再进行离心分离；如此反复3次。获得的粉末样品在真空干燥箱中，80°C干燥6小时，获得样品。
[0012]实施例2:在室温条件下，称量 0.30g Ni (ac)2.4Η20，0.2g NaOH，溶解于 50 mL, 1，2 丁二醇的烧杯中，在磁力搅拌器下剧烈搅拌，加热温度为40°C，当溶质全部溶解完全后，得到绿色透明溶液，同时，称取一定量的钌盐加入到5 ml的醇溶液玻璃瓶中，加热温度为100°C，使其快速溶解备用。将所制得的绿色溶液转移至100 mL四口烧瓶中，接上防溅球，空气冷凝管，在惰性气体保护的条件下，升温到100°C，在100°C保温40分钟，除去体系中的水分；惰性气体保护条件，以2°C /min进行升温，加热到200°C，回流20分钟后，加入表面活性剂0.5 ml，(V三苯基膦:V油胺=1)，继续回流3小时。反应结束后，在惰性气体保护条件，冷却到室温；收集烧瓶中的粉末样品，采用离心机以10000 r/min速度离心分离8min，产物分散在无水乙醇中，进行超生波洗涤5min，再进行离心分离；如此反复3次。获得的粉末样品在真空干燥箱中，80°C干燥6小时，获得样品。
[0013]实施例3:在室温条件下，称量0.30 g NiCl2.4Η20，0.Ig NaOH，溶解于90 mL，癸二醇的烧杯中，在磁力搅拌器下剧烈搅拌，加热温度为40°C，当溶质全部溶解完全后，得到绿色透明溶液，同时，称取一定量的钌盐加入到10 ml的醇溶液玻璃瓶中，加热温度为100°C，使其快速溶解备用。将所制得的绿色溶液转移至250 mL四口烧瓶中，接上防溅球，空气冷凝管，在惰性气体保护的条件下，升温到100°C，在100°C保温40分钟，除去体系中的水分；惰性气体保护条件，以5 V /min进行升温，加热到200°C，回流10分钟后，加入表面活性剂I ml，(V三苯基膦:V油胺=1.5)，继续回流20 min。反应结束后，在惰性气体保护条件，冷却到室温；收集烧瓶中的粉末样品，采用离心机以10000 r/min速度离心分离8 min，产物分散在无水乙醇中，进行超生波洗涤5 min，再进行离心分离；如此反复3次。获得的粉末样品在真空干燥箱中，80°C干燥6小时，获得样品。
[0014]图1实施例1制备附3(:纳米线的X-射线衍射图，39.27°，41.75°，44.53°，
58.62。,71.2°，78.1°的衍射峰分别可以指标化为Ni3C晶相(110)，(006)，(113)，(116)，(300)和(119)晶面。
[0015]图2实施例2制备Ni3C纳米线的X-射线衍射图，39.27°，41.75。,44.53°，
58.62。,71.2°，78.1°的衍射峰分别可以指标化为Ni3C晶相(110)，(006)，(113)，(116)，(300)和(119)晶面。
[0016]图3实施例3制备Ni/Ni3C纳米线的X-射线衍射图，39.27 °，41.75°，44.53。，58.62。,71.2°，78.1°的衍射峰分别可以指标化为Ni3C晶相(110)，(006)，(113)，(116)，(300)和(119)晶面;44.55°，51.59。，76.39° 衍射峰可以指标化为 Ni晶相(111)，(200)和(220)晶面。
[0017]图4实施例1制备Ni3C纳米线的TEM电镜图。
[0018]图5实施例2制备Ni3C纳米线的TEM电镜图。
[0019]图6实施例3制备Ni/Ni3C纳米线的TEM电镜图。
【权利要求】
1.一种Ni3C-性纳米线的制备方法，其特征在于，所述方法包括在惰性气体保护下，以镍的可溶性盐为镍源，钌的可溶性盐为成核剂，多元醇为溶剂，加入碱调节PH值，回流后加入表面活性剂，制备得到Ni3C磁性纳米线；具体步骤是: (1)在室温条件下，分别用分析天平称量镍盐，碱，溶解到90mL醇溶液的烧杯中，在磁力搅拌器下剧烈搅拌，加热温度为40°C，当溶质全部溶解完全后，得到绿色透明溶液；同时，称取钌盐加入到1ml的醇溶液玻璃瓶中，加热温度为100°C，使其快速溶解备用； (2)将所制得的绿色溶液转移至250mL四口烧瓶中，接上防溅球，空气冷凝管，在惰性气体保护的条件下，升温到100°C，在100°C保温40分钟，除去体系中的水分，当保温20min时，将钌盐醇溶液注入四口烧瓶中； (3)惰性气体保护条件，以2V/min进行升温，加热，进行回流反应；加入表面活性剂； (4)反应结束后，在惰性气体保护条件，冷却到室温； (5)收集烧瓶中的粉末样品，采用离心机以10000r/min速度离心分离8min，产物分散在无水乙醇中，进行超生波洗涤5min，再进行离心分离；如此反复3次； (6)获得的粉末样品在真空干燥箱中，80°C干燥6小时，获得样品。
2.根据权利要求1所述的一种Ni3C磁性纳米线的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气或氮气。
3.根据权利要求1所述的一种Ni3C磁性纳米线的制备方法，其特征在于，所述可溶镍盐为可溶性氯化镍、醋酸镍或者硝酸镍。
4.根据权利要求1所述的一种Ni3C磁性纳米线的制备方法，其特征在于，所述可溶钌盐为可溶性氯化钌、硝酸钌。
5.根据权利要求1所述的一种Ni3C磁性纳米线的制备方法，其特征在于，所述多元醇为乙二醇，丙二醇，丁二醇，四甘醇，癸二醇等多元醇。
6.根据权利要求1所述的一种Ni3C磁性纳米线的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为三苯基膦和油胺两种表面活性剂:三苯基膦:油胺=0.5，1，1.5,2 (体积比)。
7.根据权利要求1所述的一种Ni3C磁性纳米线的制备方法，其特征在于，所述其中回流温度为180-320°C，时间为I分钟-5小时；碱为NaOH或Κ0Η。
8.根据权利要求1所述的一种Ni3C磁性纳米线的制备方法，其特征在于，所述其中所述成核剂的Ru/Ni前驱物原子比为1%_2%。
9.根据权利要求1所述的一种Ni3(:磁性纳米线的制备方法，其特征在于，所述方法通过Ru/Ni前驱物原子比为，Ni3C-性纳米线的直径可在2-50 nm之间调解，长度可在50-2000 nm之间调节。
10.根据权利要求1所述的一种Ni3(:磁性纳米线的制备方法，其特征在于，所述方法通过调解反应时间，获得外壳是Ni3C,内核是Ni元素的核壳结构纳米线，壳层以及核层厚度可以调节。
【文档编号】C01B31/30GK104445198SQ201410633585
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】张雅静, 曹艳, 朱园, 吴静 申请人:沈阳化工大学