利用醋酸鈷低溫製備納米鈷粉的方法
2023-07-30 11:27:46 2
專利名稱：利用醋酸鈷低溫製備納米鈷粉的方法
利用醋酸鈷低溫製備納米鈷粉的方法技術領域本專利屬於納米金屬粉末製備技術領域，特別是提供了一種利用醋酸鈷低溫製備納米鈷粉的方法，無毒、價格低廉；適應於納米鈷粉末的工業生產。
背景技術：
納米鈷粉廣泛應用於磁記錄、磁流體以及吸波材料上。在高密度記 錄材料方面，利用納米鈷粉記錄密度高、嬌頑力高、信嗓比高和抗氧化 好等優點，可大幅度地改善磁帶和大容量軟磁硬碟的性能；同時，利用 鈷及其合金粉末生產的磁流體性能優異，可廣泛應用於密封減震、醫療 器械、聲音調節、光顯示等；另外，在吸波材料方面，利用鈷粉及碳包 金屬粉末可作為軍事高性能毫米波隱形材料、可見光一紅外線隱形材料 和結構式隱形材料，以及手機輻射屏蔽材料。通常，納米鈷粉的製備方法有化學蒸氣濃縮法，金屬鹽還原法及熱 分解法等。熱分解法是通過在高沸點的有機溶劑中加熱分解有機金屬化 合物來製備納米粒子的一種方法。熱分解法製備的磁性納米微粒具有粒 度分布窄，尺寸和形貌可控等特點。但是，用這種方法製備鈷納米微粒 通常採用的是羰基鈷作為初始反應物,反應熱分解的溫度一般都是在300 'C以上，同時羰基鈷這種有機化合物是劇毒性的，且價格也很昂貴。在本發明中，採用了價格便宜、無毒的醋酸鈷作為熱分解的初始物， 同時選擇三辛胺(沸點365i:)作為反應溶劑，結果在較低的溫度下(240 °C)就能分解合成均勻的鈷納米微粒。這種方法的好處在於一方面可大 幅度降低生產的成本和溫度，減少不必要的浪費；另一方面降低對研究 生產者的健康危害及對環境的汙染，有效地保護了環境，可以實現綠色 化的生產工藝。 發明內容本發明的目的在於提供一種利用醋酸鈷低溫製備納米鈷粉的方法， 採用低成本的反應工藝，利用無毒、價格便宜的醋酸鈷，在低溫下製備 出分布均勻的鈷納米粉。本發明原理如下利用熱分解的反應溫度，破壞醋酸鈷的分子間的
作用力，形成了鈷的納米微粒。由於納米微粒的表面活性很強，容易團 聚，所以我們採用了多種表面活性劑的混合物來修飾納米微粒的表面， 減少微粒間的相互作用，使他們能夠形成均勻分散開，形成穩定的納米 微粒體系。基於上述目的及原理，本發明的具體工藝如下1、 將含結晶水的醋酸鈷放在乾燥箱中進行乾燥，乾燥溫度在100 130 °C，來除去化合物中的結晶水；2、 把乾燥後的醋酸鈷溶於三辛胺溶劑中，醋酸鈷和三辛胺以1:30 ~ 1:50 (摩爾比)比例均勻地混合成混合液；3、 選擇聚乙烯吡咯垸酮(PVP)、油酸和油酸胺作為表面活性劑， 聚乙烯吡咯烷酮和醋酸鈷的比例在1:5 ~ 1:8 (質量比)，油酸、油酸胺和醋 酸鈷的比例在1:1:1 1:1:3 (摩爾比)，也一併加入到2)的混合液中成為混 合溶液；4、 把這混合溶液放入一個燒瓶中，攪拌；溫度控制在240 280'C;以氮氣作為保護氣體以及外部冷卻水來防止試劑的蒸發；5、 實驗開始以2 6t:/min的速率升高溫度，在90 ~ ll(TC時停止升 溫，等溶液中的固體物全部溶解後，再以10 ~ 15tVmin的速率升溫，直 到達到反應溫度；6、 當溶液的顏色從淺粉紅色變化為淺黑色時，就是反應的溫度；控 制溫度在240。C ~280°C，反應溫度為60 卯min ;7、 反應結束後，關閉電源，自然冷卻至室溫；8、 然後把反應溶液放在磁石上，收集下面的沉降物，再用辛烷和丙 酮分別清洗3 6次，得到納米鈷微粒。本發明的優點在於1、 製備出尺寸均勻、形狀為立方體和六面體的鈷微粒，而且大幅度 降低成本，工藝簡單，減少汙染和危害，實現綠色化生產，可工業化大 規模生產納米鈷粉末；2、 生產的鈷微粒的粒度分布均勻，粒徑大小隨著表面活性劑的種類 及濃度變化而不同。
具體實施方式
實施例l:製取平均粒徑為25納米、立方體結構的鈷納米微粒，應 按下列步驟完成。1、 稱取已經乾燥去掉結晶水的醋酸鈷0.354g以及30mL三辛胺倒 入250mL的四口容量瓶中；2、 稱取0.08 g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)， 1 mL油酸以及1 mL油酸 胺混合於l)的溶液中；3、 以5°C/min的速率慢慢升高溫度，當溶液溫度到IO(TC時，停止 升溫。在這個溫度保持一段時間，大約10min左右，直到溶液中的醋酸 鈷完全溶解為止；4、 然後以1(TC/min的速率升高溫度到24(TC，溶液由原來的淡粉紅 色變成了淺黑色；5、 在這個溫度下，保持溶液溫度，反應90min,慢慢顏色越來越黑;6、 反應結束後，關閉溫度電源，使溶液自然冷卻到室溫；7、 然後在外界磁石的作用下，使反應獲得的鈷納米微粒慢慢沉降， 倒去上面的溶液，分別用辛烷和丙酮反覆清洗沉降物6次；8、最後將獲得的鈷納米微粒收集，密封，真空保存。 實施例2:製取平均粒徑為50納米、三角菱柱體結構的鈷納米微粒， 應按下列步驟完成。1、 稱取已經乾燥去掉結晶水的醋酸鈷0.354g， l.Og鄰十二垸基二 醇(1 ，2-Dodecanedio1)以及30 mL三辛胺倒入250 mL的四口容量瓶中；2、 稱取0.06g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)， 1.2mL油酸以及1.2 mL油 酸胺也混合於l)的溶液中；3、 以5°C/min的速率慢慢升高溫度，當溶液溫度到IO(TC時，停止 升溫。在這個溫度保持一段時間，大約10min左右，直到溶液中的醋酸 鈷完全溶解為止；4、 然後以10。C/min的速率升高溫度到26(TC，溶液由原來的淡粉紅 色變成了淺黑色；5、 在這個溫度下，保持溶液溫度，反應90min,慢慢顏色越來越黑;6、 反應結束後，關閉溫度電源，使溶液自然冷卻後室溫；7、 然後在外界磁石的作用下，使反應獲得的鈷納米微粒慢慢沉降， 倒去上面的溶液，分別用辛烷和丙酮反覆清洗沉降物5次；8、 最後將獲得的鈷納米微粒收集，密封，真空保存。
權利要求
1.利用醋酸鈷低溫製備納米鈷粉的方法，其特徵在於，工藝為(1) 將含結晶水的醋酸鈷放在乾燥箱中進行乾燥，乾燥溫度在 100~130°C，除去化合物中的結晶水；(2) 乾燥後的醋酸鈷溶於三辛胺溶劑中，醋酸鈷和三辛胺以1:30 ~ 1:50摩爾比均勻地混合成混合液；(3) 選擇聚乙烯吡咯烷酮、油酸和油酸胺作為表面活性劑，聚 乙烯吡咯烷酮和醋酸鈷的比例在1:5 1:8質量比，油酸、油酸胺和醋 酸鈷的比例在1:1:1-1:1:3摩爾比，也一併加入到(2)的混合液中成 為混合溶液；(4) 把混合溶液放入燒瓶中，攪拌；溫度控制在240 280。C; 以氮氣作為保護氣體，外部用冷卻水來防止試劑的蒸發；(5) 實驗開始以2 6。C/min的速率升高溫度，在90 110。C時 停止升溫，等溶液中的固體物全部溶解後，再以10 15"C/min的速率 升溫，直到達到反應溫度；(6) 當溶液的顏色從淺粉紅色變化為淺黑色時，就是反應溫度； 控制溫度在240°C 280。C ，反應時間為60 90 min;(7) 反應結束後，關閉電源，冷卻至室溫；(8) 然後把反應溶液放在磁石上，收集下面的沉降物，再用辛垸 和丙酮分別清洗3 ~ 6次，得到納米鈷微粒。
全文摘要
一種利用醋酸鈷低溫製備納米鈷粉的方法，屬於納米金屬粉末製備技術領域。採用無毒且價格低廉的醋酸鈷作為反應初始物，在相對低溫下利用熱分解方法製備出尺寸均勻、形狀為立方體和六面體的納米鈷微粒。與一般熱分解方法使用的羰基鈷相比，本發明實現了綠色化生產，減少對研究生產者的危害和對環境的汙染，而且也大幅度地降低了生產地成本。
文檔編號B22F9/24GK101121205SQ20071012182
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月14日 優先權日2007年9月14日
發明者濤 林, 驥 羅, 邵慧萍, 郝俊傑, 郭志猛 申請人:北京科技大學