一種磁性復(fù)合微線及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磁性復(fù)合微線及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]—維納米材料作為一種特殊的結(jié)構(gòu)，以獨(dú)特的光、電、磁等特性成為當(dāng)今納米材料和納米結(jié)構(gòu)研究的前沿與熱點(diǎn)。磁性金屬是一種古老而用途廣泛的功能材料，將其制備成一維納米結(jié)構(gòu)，有助于發(fā)現(xiàn)其新物性，開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。眾所周知，與磁相關(guān)的許多物理特征長(zhǎng)度都恰好處于納米量級(jí)(如磁單疇尺寸、超順磁臨界尺寸、交換作用長(zhǎng)度等)，當(dāng)磁性材料的尺寸與這些特征物理長(zhǎng)度相當(dāng)，就會(huì)表現(xiàn)出特殊的性能。例如，直徑30nm的鎳納米線的矯頑力可高達(dá)680奧斯特，剩磁達(dá)到90% ;鐵、鎳一維納米線陣列可產(chǎn)生共振吸收效應(yīng)，具有良好的電磁波吸收性能。但是，由于納米材料粒徑非常小，實(shí)際使用過程中很難分散，無法充分發(fā)揮其納米特性。因此，納米材料的再組裝逐漸受到人們的關(guān)注。
[0003]將納米線組裝成微米尺寸的多級(jí)結(jié)構(gòu)，是一種既能保持納米材料特殊效應(yīng)，又可易于使用的方法。目前，制備磁性金屬納米組裝結(jié)構(gòu)的方法大多借助于硬模板或外磁場(chǎng)的作用。例如，公開號(hào)CN103031583A、CN103708414A的專利就提出以氧化鋁板為模板，以制備磁性金屬納米線陣列；公開號(hào)CN101549406A的專利提出磁場(chǎng)誘導(dǎo)鎳納米陣列的生長(zhǎng)方法；公開號(hào)CN103464775A的專利提出磁場(chǎng)誘導(dǎo)鈷納米組裝的方法。這些方法中均不同程度地存在著產(chǎn)物后處理較困難或反應(yīng)裝置較為復(fù)雜等不足，如模板法制備過程中模板的去除可能會(huì)不同程度地破壞組裝結(jié)構(gòu)；外磁場(chǎng)的誘導(dǎo)下的組裝結(jié)構(gòu)需要特定的反應(yīng)裝置維持外磁場(chǎng)的恒定等。
[0004]因此，需要提供一種磁性復(fù)合微線的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種磁性復(fù)合微線的制備方法。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種磁性復(fù)合微線。
[0007]本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種磁性復(fù)合微線的應(yīng)用。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0009]—種磁性復(fù)合微線的制備方法，包括以下步驟:
[0010]混勻反應(yīng)原料與成核劑；密封反應(yīng)容器；加熱反應(yīng)容器；過濾、洗滌和干燥反應(yīng)產(chǎn)物得到磁性復(fù)合微線，所述反應(yīng)原料選自氯化鈷、氯化鎳、乙酸鈷、乙酸鎳、硫酸鈷、硫酸鎳、硝酸鈷和硝酸鎳中一種或多種；所述的成核劑選自氯金酸、硝酸銀、氯化釕和氯化鈀中一種或多幾種；所述溶劑選自丙三醇、乙二醇、1，2-丙二醇和1，3-丙二醇中一種或多種。
[0011]當(dāng)所述反應(yīng)原料為多種時(shí)，不同反應(yīng)原料可以以任何摩爾比混合；
[0012]當(dāng)所述成核劑為多種時(shí)，不同成核劑可以以人任何摩爾比混合；
[0013]當(dāng)所述溶劑為多種溶劑的混合溶劑時(shí)，不同溶劑可以按任何體積比混合。
[0014]優(yōu)選地，所述反應(yīng)原料用量為溶劑的質(zhì)量的0.5% -10%。
[0015]優(yōu)選地，所述成核劑用量為反應(yīng)原料的質(zhì)量的0.5% _5%。
[0016]優(yōu)選地，所述反應(yīng)容器為反應(yīng)釜。
[0017]所述加熱溫度控制在100-200°C，優(yōu)選地，所述加熱為將反應(yīng)容器置于烘箱中加熱。
[0018]所述的反應(yīng)時(shí)間控制在0.5-48ho
[0019]混勻反應(yīng)原料與成核劑的方法可以是在容器中混勻，然后加入至反應(yīng)容器，也可以直接在反應(yīng)容器中混勻。
[0020]上述方法制得的磁性復(fù)合微線，該磁性復(fù)合微線是由磁性金屬納米線或納米棒組裝而成，所述納米線或納米棒圍繞中心垂直生長(zhǎng)，復(fù)合微線的直徑為1-10 μπι，長(zhǎng)20-500 μπι;構(gòu)成復(fù)合微線的納米線或納米棒的直徑為20-100nm，長(zhǎng)10-1OOOnm ;復(fù)合微線的物質(zhì)組成是金屬鈷、鎳或其合金，合金中鈷與鎳的摩爾比為1:9-9:1。
[0021]優(yōu)選地，所述的磁性復(fù)合微線的直徑為1-5 μ m，長(zhǎng)50-400 μ m ;構(gòu)成復(fù)合微線的納米線或納米棒的直徑為20-50nm，長(zhǎng)200_1000nm ;鈷鎳合金中鈷與鎳的摩爾比為2:8-8:2。
[0022]本發(fā)明的磁性復(fù)合微線可以作為一種高效的電磁波吸收劑，用于制備電磁波吸收材料，也可用做催化材料。
[0023]本發(fā)明的有益效果如下:
[0024]本發(fā)明的磁性復(fù)合微線中納米線或納米棒具有規(guī)整排列，保留了納米材料的納米效應(yīng)，又組裝成微米級(jí)結(jié)構(gòu)，集納米效應(yīng)及微米特性于一體，使用過程中易于分散，也利于分離回收。這種磁性復(fù)合微線可以作為一種高效的電磁波吸收劑，用于制備電磁波吸收材料。另外，該磁性復(fù)合微線也可用做催化材料，不但可以迅速催化反應(yīng)，也便于反應(yīng)后的磁性分咼回收。
[0025]本發(fā)明的磁性復(fù)合微線制備方法反應(yīng)過程簡(jiǎn)單易行，反應(yīng)體系除溶劑、反應(yīng)原料、成核劑外，無需模板或外磁場(chǎng)的輔助，也無需加入其他助劑，避免了這些條件對(duì)產(chǎn)物的影響，一步即可制備得到金屬磁性復(fù)合微線；反應(yīng)速度快，較短時(shí)間就可制備出磁性復(fù)合微線產(chǎn)品；可控性強(qiáng)，通過反應(yīng)條件、有機(jī)溶劑的選擇，容易調(diào)節(jié)磁性復(fù)合微線的結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027]圖1示出實(shí)施例1的磁性復(fù)合微線的掃描電鏡圖。
[0028]圖2示出實(shí)施例1的磁性復(fù)合微線的XRD譜圖。
[0029]圖3示出實(shí)施例1的磁性復(fù)合微線的EDS能譜圖。
[0030]圖4示出實(shí)施例2的磁性復(fù)合微線的掃面電鏡圖。
[0031]圖5示出實(shí)施例3的磁性復(fù)合微線的掃描電鏡圖。
[0032]圖6示出實(shí)施例4的磁性復(fù)合微線的掃描電鏡圖。
[0033]圖7示出實(shí)施例5的磁性復(fù)合微線的掃描電鏡圖。
[0034]圖8示出實(shí)施例6的磁性復(fù)合微線的掃描電鏡圖。
[0035]圖9示出實(shí)施例7的磁性復(fù)合微線的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]實(shí)施例1
[0038]1.2g乙酸鈷、1.2g乙酸鎳、12mg氯化鈀加入到30g丙三醇中，混溶后，加入到不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，密封。然后置于烘箱中，設(shè)置烘箱溫度為140°C。反應(yīng)12小時(shí)后停止加熱，冷卻，用乙醇洗滌，過濾、干燥，得到磁性復(fù)合微線。該微線平均直徑約2-4 μ m，長(zhǎng)20-200 μ m。該微線由直徑20_40nm，長(zhǎng)500_800nm的納米線組裝而成，產(chǎn)物的掃描電鏡如圖1。圖2顯示了產(chǎn)物的XRD譜圖，表明該微線為鈷鎳合金。圖3的EDS能譜圖進(jìn)一步表明產(chǎn)物無雜質(zhì)相，僅為鈷鎳合金，合金中鈷與鎳的摩爾比約為5:5。
[0039]實(shí)施例2
[0040]0.15g乙酸鈷、7.5mg氯金酸加入到30g的乙二醇中，混溶后，加入到不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，密封。然后置于烘箱中，設(shè)置烘箱溫度為120°C。反應(yīng)16小時(shí)后停止加熱，冷卻，用乙醇洗滌，過濾、干燥，得到磁性復(fù)合微線。產(chǎn)物的掃描電鏡如圖4。該微線平均直徑約2-5 μ m，長(zhǎng)50-500 μ m。該微線由直徑40_60nm，長(zhǎng)500_1000nm的納米線組裝而成。EDS能譜測(cè)試表明該磁性復(fù)合微線由金屬鈷構(gòu)成。
[0041]實(shí)施例3
[0042]1.8g硫酸鎳、36mg氯化^!了、36mg氯化鈀加入到30g的1，3-丙二醇中，混溶后，加入到不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，密封。然后置于烘箱中，設(shè)置烘箱溫度為200°C。反應(yīng)0.5小時(shí)后停止加熱，冷卻，用乙醇洗滌，過濾、干燥，得到磁性復(fù)合微線。產(chǎn)物的掃描電鏡如圖5。該微線平均直徑約1-3 μ m，長(zhǎng)100-500 μ m。該微線由直徑50_100nm，長(zhǎng)200_400nm的納米棒組裝而成。EDS能譜測(cè)試表明該磁性復(fù)合微線由金屬鎳構(gòu)成。
[0043]實(shí)施例4
[0044]0.8g硫酸鈷、0.4g硫酸鎳、24mg氯化鈀加入到含20g的1，2-丙二醇與1g的丙三醇的混合溶劑中，混溶后，加入到不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，密封。然后置于烘箱中，設(shè)置烘箱溫度為120°C ο反應(yīng)24小時(shí)后停止加熱，冷卻，用乙醇洗滌，過濾、干燥，得到磁性復(fù)合微線。產(chǎn)物的掃描電鏡如圖6。該微線平均直徑約1-2 μm，長(zhǎng)20-200 μπι。該微線由直徑20-40nm，長(zhǎng)200-600nm的納米線組裝而成。EDS能譜圖進(jìn)一步表明產(chǎn)物無雜質(zhì)相，僅為鈷鎳合金，合金中鈷與鎳的摩爾比約為7:3。
[0045]實(shí)施例5
[0046]2.0g硝酸鈷、1.0g乙酸鎳、15mg硝酸銀加入到30g的1，3_丙二醇中，混溶后，加入到不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，密封。然后置于烘箱中，設(shè)置烘箱溫度為160°C。反應(yīng)8小時(shí)后停止加熱，冷卻，用乙醇洗滌，過濾、干燥，得到磁性復(fù)合微線。產(chǎn)物的掃描電鏡如圖7。該微線平均直徑約1-2 μ m，長(zhǎng)200-500 μ m。該微線由直徑50_60nm，長(zhǎng)100_400nm的納米棒組裝而成。EDS能譜圖進(jìn)一步表明產(chǎn)物無雜質(zhì)相，僅為鈷及鎳成分，合金中鈷與鎳的摩爾比約為6:4。
[0047]實(shí)施例6
[0048]0.2g氯化鈷、0.4g氯化鎳、6.0mg氯化釕加入到30g的1，2-丙二醇中，混合均勻，
待金屬鹽充分溶解后，將混合液加入到不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，密封。反應(yīng)釜置于烘箱中，設(shè)置烘箱溫度為180°C。反應(yīng)4h后停止加熱，冷卻，分離漂浮產(chǎn)物，用乙醇洗滌，過濾、干燥，得到具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的磁性復(fù)合微線。產(chǎn)物的掃描電鏡如圖8。該微線平均直徑約1-3 μ m，長(zhǎng)20-400 μ m。該微線由直徑20_40nm，長(zhǎng)100_500nm的納米線組裝而成。EDS能譜圖進(jìn)一步表明產(chǎn)物無雜質(zhì)相，僅為鈷鎳合金，合金中鈷與鎳的摩爾比約為3:7。
[0049]實(shí)施例7
[0050]0.1g氯化鎳、0.9g氯化鈷、5.0mg氯化釕加入到30g的1，2-丙二醇中，混合均勻，待金屬鹽充分溶解后，將混合液加入到不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，密封。反應(yīng)釜置于烘箱中，設(shè)置烘箱溫度為180°C。反應(yīng)4h后停止加熱，冷卻，分離漂浮產(chǎn)物，用乙醇洗滌，過濾、干燥，得到具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的磁性復(fù)合微線。產(chǎn)物的掃描電鏡如圖9。該微線平均直徑約3-10 μ m，長(zhǎng)100-500 μ m。該微線由直徑20_40nm，長(zhǎng)100_500nm的納米線組裝而成。EDS能譜圖進(jìn)一步表明產(chǎn)物無雜質(zhì)相，僅為鈷鎳合金，合金中鈷與鎳的摩爾比約為9:1。
[0051]實(shí)施例8
[0052]0.1g硫酸鎳、0.9g硫酸鈷、12mg硝酸銀加入到含5g的1，2_丙二醇與25g的丙三醇的混合溶劑中，混合均勻，待金屬鹽充分溶解后，將混合液加入到不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，密封。反應(yīng)釜