專利名稱：一種樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性金屬鈷材料，具體涉及一種具有樹(shù)枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料，本發(fā)明還涉及該材料的制備方法。
背景技術(shù)：
微納米材料由于在光、電、磁、熱等方面表現(xiàn)出與塊體不同的物理、化學(xué)性能，從而在微納米器件、催化、太陽(yáng)能電池、藥物靶向材料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。微納米材料的這些獨(dú)特性能，在很大程度上與其微觀形貌有著不可分割的聯(lián)系，因此，合成各種特殊形貌的微納米材料并探索“形貌-性能”之間的關(guān)系成為微納米科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。金屬鈷微納米材料在電子工業(yè)、磁性、硬質(zhì)合金、表面噴涂、化學(xué)催化等工業(yè)領(lǐng)域作為高性能磁記錄材料、磁流體、活化燒結(jié)添加劑等具有許多用途，并且表現(xiàn)出十分優(yōu)異的性能。微納米鈷粉還對(duì)電磁波具有特殊的吸收作用，可作為軍用高性能毫米波隱形材料、可見(jiàn)光-紅外線隱形材料和結(jié)構(gòu)式隱形材料、手機(jī)輻射屏蔽材料?，F(xiàn)在電子工業(yè)向小型化發(fā)展，要求使用更細(xì)的硬質(zhì)合金鉆頭加工電路板，而常用的微米碳化鎢粉和鈷粉制造不出這種小直徑的鉆頭，需要O. 5微米以下的碳化鎢粉和鈷粉。樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料由于其獨(dú)特的形貌和優(yōu)異的磁性能、較大的比表面積，使得其在催化、生物傳感器、磁記錄、靶向醫(yī)療材料等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有的制備鈷微納米材料的復(fù)雜多級(jí)結(jié)構(gòu)，基本上采用模板或外加磁場(chǎng)輔助法，該方法存在生產(chǎn)成本高、工藝復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的缺陷。為了解決現(xiàn)有模板法存在的`缺陷，本發(fā)明采用無(wú)模板法合成樹(shù)枝狀金屬鈷微納米材料，而目前還未見(jiàn)這方面的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，而提供一種樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料及其制備方。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料，包括樹(shù)枝主干和支干，樹(shù)枝主干長(zhǎng)度為8 15微米，沿著主干兩側(cè)分布的支干長(zhǎng)度為O. 5^3微米，支干與主干的夾角為55-65度。進(jìn)一步地，所述的支干與主干的夾角為60度。上述樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，包括以下步驟
(1)將固體氫氧化鈉常溫下溶解于去離子水中，得到濃度為2 25mo I/L的氫氧化鈉溶
液；
(2)將六水合氯化鈷溶液逐滴滴加入步驟(I)所配制的氫氧化鈉溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)將水合肼逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃容器中，密封，85 95°C下反應(yīng)9(T360min ；(5)反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵分離產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗，然后在空氣中40°C烘干，即可得到樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料。進(jìn)一步地，所述的六水合氯化鈷溶液的濃度為O. 05^3 mol/L。 所述的水合肼的體積濃度為30%。所述的去離子水六水合氯化鈷溶液水合肼的體積比為20:1:0. 2-5。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
(O相對(duì)于模板法或者外加磁場(chǎng)輔助法的復(fù)雜工藝，本方法生產(chǎn)成本低、容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)、方便實(shí)際工業(yè)應(yīng)用；
(2 )產(chǎn)品重現(xiàn)性好，產(chǎn)物形貌規(guī)整；
(3)制備過(guò)程中不產(chǎn)生毒害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；
(4)所需設(shè)備簡(jiǎn)易、制備工藝簡(jiǎn)單。


圖1是實(shí)施例1所制得的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的X-射線衍射(XRD)圖；圖2是實(shí)施例1所制得的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的低放大倍數(shù)掃描電子顯微鏡
(SEM)照片；
圖3是實(shí)施例1所制得的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的高放大倍數(shù)透射電子顯微鏡(TEM)照片；
圖4是實(shí)施例1所制得的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的X射線能譜圖5是實(shí)施例1所制得的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料在常溫下的磁滯曲線圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種具有樹(shù)枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，包括以下步驟
(1)將12g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為15 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(O. 5 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)將O.35 mL水合肼(30%，體積百分比)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至50mL玻璃容器中，密封，90°C下反應(yīng)120 min ；
(5)反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵分離產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹(shù)枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。具有樹(shù)枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料，其樹(shù)枝主干長(zhǎng)度為8 15微米，沿著主干兩側(cè)分布的支干長(zhǎng)度為O. 5^3微米，支干與主干的角度約為60度。圖1是實(shí)施例1所得到的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的X-射線衍射(XRD)圖。從圖中可以看出，所有衍射峰均為hep相金屬鈷的衍射峰，說(shuō)明產(chǎn)物純度非常高。圖2是實(shí)施例1所得到的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的低放大倍數(shù)掃描電子顯微鏡(SEM)照片。從照片中可以看出，產(chǎn)物中含有大量的樹(shù)枝狀金屬鈷，且尺寸分布均一，無(wú)團(tuán)聚。圖3是實(shí)施例1所得到的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的高放大倍數(shù)透射電子顯微鏡(TEM)照片。從照片中可以看出，該樹(shù)枝狀的金屬鈷由主干和支干構(gòu)成，主干和支干的角度約為60度。圖4是實(shí)施例1所得到的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的X射線能譜圖。表明其由Co、C兩種元素組成，其中C元素來(lái)源于導(dǎo)電膠。圖5是實(shí)施例1所得到的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料常溫下的磁滯曲線圖。可以看出，樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料常溫下呈軟磁特征，其飽和磁化強(qiáng)度為145 emu/g,剩余磁化強(qiáng)度為19.7 emu/g，矯玩力為208 Oe0實(shí)施例2
(1)將8g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為10 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(O. 5 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (3 )將O. 7 mL水合肼(30%,體積百分比)逐滴滴加入步驟(2 )所得到的溶液中，充分?jǐn)?br> 拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至50mL玻璃容器中，密封，90°C下反應(yīng)180 min ；
(5)反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵分離產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹(shù)枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。實(shí)施例3
(1)將20g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為25 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(O.1 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)將1.05 mL水合肼(30%，體積百分比)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至50mL玻璃容器中，密封，95°C下反應(yīng)120 min ；
(5)反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵分離產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹(shù)枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。實(shí)施例4
(1)將12g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為15 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(I mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)將1.5mL水合肼(30%，體積百分比)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分?jǐn)?br> 拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至50mL玻璃容器中，密封，95°C下反應(yīng)240 min ；
(5)反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵分離產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹(shù)枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。
實(shí)施例5
(1)將4g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為5 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(2 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (3 )將2. 5 mL水合肼(30%,體積百分比)逐滴滴加入步驟(2 )所得到的溶液中，充分?jǐn)?br> 拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至50mL玻璃容器中，密封，95°C下反應(yīng)300 min ；
(5)反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵分離產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹(shù)枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。實(shí)施例6
(1)將8g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為10 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(1. 5 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配置的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)將3mL水合肼(30%，體積百分比)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至50mL玻璃容器中，密封，90°C下反應(yīng)360 min ；
(5)反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵分離產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹(shù)枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。實(shí)施例7
(1)將4g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為5 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(0.05 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)將5mL水合肼(30%，體積百分比)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?br> (4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至50mL玻璃容器中，密封，85°C下反應(yīng)90 min ；
(5)反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵分離產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹(shù)枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。實(shí)施例8
(1)將1.6g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為2 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(3mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配置的溶液中，充分?jǐn)?br> 拌;
(3 )將0. 2 mL水合肼(30%,體積百分比)逐滴滴加入步驟(2 )所得到的溶液中，充分?jǐn)?br> 拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至50mL玻璃容器中，密封，85°C下反應(yīng)360 min ；
(5)反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵分離產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹(shù)枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。
權(quán)利要求
1.一種樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料，其特征在于，包括樹(shù)枝主干和支干，所述的樹(shù)枝主干長(zhǎng)度為8 15微米，沿著主干兩側(cè)分布的支干長(zhǎng)度為O. 5^3微米，支干與主干的夾角為 55~65 度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料，其特征在于，所述的支干與主干的夾角為60度。
3.權(quán)利要求1所述的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將固體氫氧化鈉常溫下溶解于去離子水中，得到濃度為2 25mo I/L的氫氧化鈉溶液；(2)將六水合氯化鈷溶液逐滴滴加入步驟(I)所配制的氫氧化鈉溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?3)將水合肼逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分?jǐn)嚢瑁?4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃容器中，密封，85 95°C下反應(yīng)12(T360min ；(5)反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵分離產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇分別清洗，然后在空氣中40°C烘干，即可得到樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，其特征在于，所述的六水合氯化鈷溶液的濃度為O. 05^3 mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，其特征在于，所述的水合肼的體積濃度為30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，其特征在于，所述的去離子水六水合氯化鈷溶液水合肼的體積比為20:1:0. 2-5ο
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料及其制備方，涉及磁性金屬鈷材料。樹(shù)枝狀磁性金屬鈷微納米材料，包括樹(shù)枝主干和支干，樹(shù)枝主干長(zhǎng)度為8~15微米，沿著主干兩側(cè)分布的支干長(zhǎng)度為0.5~3微米，支干與主干的夾角為55-65度。本發(fā)明生產(chǎn)成本低、容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)、方便實(shí)際工業(yè)應(yīng)用；產(chǎn)品重現(xiàn)性好，產(chǎn)物形貌規(guī)整；對(duì)環(huán)境無(wú)污染；所需設(shè)備簡(jiǎn)易、制備工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B22F9/24GK103042229SQ201210573250
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者陳慧玉, 徐春菊, 趙貴哲, 劉亞青, 王曉峰 申請(qǐng)人:中北大學(xué)