一種單分散鐵鉑納米合金粒子的製備方法

2023-05-12 12:48:16

專利名稱：一種單分散鐵鉑納米合金粒子的製備方法
技術領域：
本發明屬於材料技術領域，具體涉及一種單分散鐵鉑合金納米粒子的製備方法。
背景技術：
L10結構的鐵鉑合金具有很高的單軸磁晶各相異性，非常適合於製備超高密度磁存儲介質材料，因此在磁記錄介質和微型器件方面有很好的應用前景。並且與純鉑相比，在甲醇硫酸體系中鐵鉑合金具有更優越的電化學催化活性。這樣，對具有一定形貌和特定尺寸的鐵鉑合金材料的研製，成為新磁性材料應用的關鍵性問題。而具有納米尺寸的鐵鉑微粒在微觀上進行二維的有序排布後，能表現出更突出的電化學、磁學、光學等性質，特別是鐵鉑合金薄膜的巨磁阻效應。
納米材料具有傳統材料所不具備的奇異或反常的物理、化學特性，可以產生四大效應小尺寸效應、量子效應(含宏觀量子隧道效應)、表面效應和界面效應。文獻報導中化學溼法製備單分散性鐵鉑合金的方法主要為溶膠凝膠法。該法主要是基於乙醯丙酮合鉑在長鏈二醇中還原、同時五羰基鐵在高溫溶液中分解兩個基本反應。近年來又提出了乙醯丙酮合鉑與氯化亞鐵或乙醯丙酮合鉑與乙醯丙酮合鐵的液相共還原合金製備方法。這些方法都不同程度的都存在設備、技術要求苛刻，原材料價格昂貴、成本高，且五羰基鐵具有劇毒，存在很大的危險等問題。

發明內容
本發明的目的在於提供一種易操作、易控制的單分散鐵鉑納米合金的製備方法。
本發明提出的單分散鐵鉑納米合金的製備方法，以含鉑無機鹽/含鉑配合物、含鐵無機鹽/含鐵配合物作為反應前驅物，將反應前驅物、有機溶劑、相催化劑二苯冠醚置於高壓釜內，在120-150℃溫度下利用反應物之間的相轉移及反應前驅物的共還原，以油酸作為穩定劑，反應8-15小時，製得所需產品，其粒徑為2-15nm。
本發明提出的單分散鐵鉑納米合金的製備方法，其具體步驟如下(1)以含鉑無機鹽/含鉑配合物、含鐵無機鹽/含鐵配合物作為反應前驅物，分別溶解於有機溶劑中，加入適量的油酸鈉固體和相催化劑二苯冠醚，超聲處理8-15分鐘；含鉑無機鹽或含鉑配合物與含鐵無機鹽或含鐵配合物的摩爾比為1∶1～1∶4，油酸鈉與鐵鹽和鉑鹽總物質的量的摩爾比為5∶1～10∶1，二苯冠醚與鐵鹽和鉑鹽總物質的量的摩爾比為1∶30～1∶100；有機溶劑與鐵鹽和鉑鹽總物質的量的摩爾比為34∶1～85∶1；(2)量取丙二醇溶液與油酸混合，攪拌，使之充分混合，將混合溶液加入到步驟(1)中，然後一起加入到高壓釜，在120-150℃溫度下反應8-15小時，洗滌，離心分離，即得所需產品；其中丙二醇與油酸的體積比為2∶1～3∶1，丙二醇與鐵鹽和鉑鹽總物質的量的摩爾比為30∶1～--80∶1。
本發明中，所述含鉑無機鹽為氯鉑酸或二氯化鉑等中任一種，含鉑配合物為二氯化二氰二苯基合鉑(II)或乙醯丙酮合鉑(II)等中任一種，含鐵無機鹽為氯化亞鐵等，含鐵配合物為草酸鐵、乙醯丙酮合鐵(II)或乙醯丙酮合鐵(III)等中任一種。
本發明中，所述有機溶劑為無水乙醇或乙二醇等。
本發明中，步驟(2)中所述的攪拌為超聲震蕩或磁力攪拌等。
本發明中，步驟(2)中所述離心分離轉速為3000-5000轉/分，時間為10-20分鐘。
利用本發明製備出的單分散鐵鉑納米合金粒子應用於硬碟熱輔助磁記錄技術。利用本發明方法製備出單分散性好、粒徑均一的鐵鉑納米粒子，從而具有優異的理化性質。例如在提升硬碟容量方面，希捷公司開發出熱輔助磁記錄技術。通過磁記錄方式將數據記錄到高穩定性介質上，從而大大提高了每平方英寸的存儲量，使磁記錄極限進一步超越了人們的想像。
本發明方法易操作、易控制，且製備出的產品可以通過進一步的操作，如LB、浸漬等方法製備出合金薄膜。
本發明具有以下優點1、本方法能控制形成鐵鉑納米合金粒子的粒徑，而且粒徑分布較窄，具有很高的實用性。
2、本發明涉及的反應體系相對較穩定，技術操作較簡單、特別是產物處理方便簡捷，易於工業化。
3、本發明分別採用鐵鉑的簡單無機鹽作為前驅物，用丙二醇作還原劑，相比於其他還原劑的製備方法成本大大降低。


圖1為實施例1中在100nm的倍數下得到的產物TEM照片。
圖2為實施例1中在50nm的倍數下得到的產物TEM照片。
圖3為實施例2中在100nm的倍數下得到的產物TEM照片。
圖4為實施例3中在50nm的倍數下得到的產物TEM照片。
圖5為實施例4中在100nm的倍數下得到的產物TEM照片。
圖6為實施例5中在50nm的倍數下得到的產物TEM照片。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步描述本發明。
實施例11、將0.000031mol氯鉑酸和0.0000625mol(1∶2)四水合氯化亞鐵一起充分溶解在2ml的無水乙醇中，加入0.1g油酸鈉和2mg二苯冠醚，超聲震蕩10分鐘。
2、準確量取3ml 1，2-丙二醇與1ml油酸充分混合，加入到步驟(1)的體系中，超聲處理10分鐘，使之充分混合，然後將整個混合體系一起加入到反應高壓釜內，在120℃下加熱15小時。反應結束後用乙醇洗滌粒子3-5次，並在5000轉/分下離心10分鐘，即得所需產品，其粒徑為10-15nm，最後粒子可以重新分散在無水乙醇或氯仿中。從圖1、圖2所示的TEM電鏡照片中就可以清晰地看到產物的存在。
實施例21、將0.000031mol氯鉑酸和0.000125mol(1∶4)草酸鐵一起充分溶解在4ml的無水乙醇中，加入0.1g油酸鈉和2mg二苯冠醚，超聲震蕩15分鐘。
2、準確量取2ml 1，2-丙二醇與1ml油酸充分混合，加入到第一步的體系中，超聲處理10分鐘，使之充分混合，然後將整個混合體系一起加入到反應高壓釜內，在140℃下加熱10小時。反應結束後用乙醇洗滌粒子3-5次，並在3500轉/分下離心15分鐘。即得所需產品，其粒徑為2-6nm，最後粒子可以重新分散在無水乙醇或氯仿中。從圖3所示的TEM電鏡照片中就可以清晰地看到產物的存在。
實施例31、將0.000031mol氯鉑酸和0.0000625mol(1∶2)四水合氯化亞鐵一起充分溶解在3ml的乙二醇，加入0.1g油酸鈉和2mg二苯冠醚，超聲震蕩12分鐘。
2、準確量取3ml 1，2-丙二醇與1ml油酸充分混合，加入到步驟(1)的體系中，超聲處理10分鐘，使之充分混合，然後將整個混合體系一起加入到反應高壓釜內，在120℃下加熱13小時。反應結束後用乙醇洗滌粒子3-5次，並在3000轉/分下離心20分鐘，即得所需產品，其粒徑為2-7nm，最後粒子可以重新分散在無水乙醇或氯仿中。從圖4所示的TEM電鏡照片中就可以清晰地看到產物的存在。
實施例41、將0.0000625mol l二氯化二氰二苯基合鉑(II)和0.0000625mol(1∶1)四水合氯化亞鐵一起充分溶解在6ml的無水乙醇，加入0.1g油酸鈉和2mg二苯冠醚，超聲震蕩10分鐘。
2、準確量取5ml 1，2-丙二醇與1ml油酸充分混合，加入到步驟(1)的體系中，超聲處理10分鐘，使之充分混合，然後將整個混合體系一起加入到反應高壓釜內，在130℃下加熱12小時。反應結束後用乙醇洗滌粒子3-5次，並在4000轉/分下離心12分鐘，即得所需產品，其粒徑為8-12nm，最後粒子可以重新分散在無水乙醇或氯仿中。從圖4所示的TEM電鏡照片中就可以清晰地看到產物的存在。
實施例51、將0.000031mol二氯化二氰二苯基合鉑(II)和0.0000625mol(1∶2)草酸鐵一起充分溶解在6ml的無水乙醇，加入0.2g油酸鈉和4mg二苯冠醚，超聲震蕩10分鐘。
2、準確量取3ml 1，2-丙二醇與1ml油酸充分混合，加入到步驟(1)的體系中，超聲處理10分鐘，使之充分混合，然後將整個混合體系一起加入到反應高壓釜內，在120℃下加熱10小時。反應結束後用乙醇洗滌粒子3-5次，並在5000轉/分下離心10分鐘。即得所需產品，其粒徑為2-6nm，最後粒子可以重新分散在無水乙醇或氯仿中。從圖6所示的TEM電鏡照片中就可以清晰地看到產物的存在。
實施例61、將0.000031mol二氯化鉑和0.0000625mol(1∶2)草酸鐵一起充分溶解在4ml的乙二醇，加入0.15g油酸鈉和3mg二苯冠醚，超聲震蕩8分鐘。
2、準確量取2ml 1，2-丙二醇與1ml油酸充分混合，加入到步驟(1)的體系中，超聲處理10分鐘，使之充分混合，然後將整個混合體系一起加入到反應高壓釜內，在120℃下加熱15小時。反應結束後用乙醇洗滌粒子3-5次，並在5000轉/分下離心10分鐘。即得所需產品，其粒徑為2-6nm，最後粒子可以重新分散在無水乙醇或氯仿中。同樣可以從TEM電鏡照片中清晰地看到產物的存在。
實施例71、將0.000031mol二氯化鉑和0.0000935mol(1∶3)草酸鐵一起充分溶解在8ml的無水乙醇，加入0.3g油酸鈉和5mg二苯冠醚，超聲震蕩15分鐘。
2、準確量取4ml 1，2-丙二醇與2ml油酸充分混合，加入到步驟(1)的體系中，超聲處理10分鐘，使之充分混合，然後將整個混合體系一起加入到反應高壓釜內，在130℃下加熱14小時。反應結束後用乙醇洗滌粒子3-5次，並在4000轉/分下離心15分鐘。即得所需產品，其粒徑為2-15nm，最後粒子可以重新分散在無水乙醇或氯仿中。同樣可以從TEM電鏡照片中清晰地看到產物的存在。
實施例81、將0.000031mol氯鉑酸和0.0000625mol(1∶2)乙醯丙酮合鐵(III)一起充分溶解在2ml的乙二醇，加入0.1g油酸鈉和2mg二苯冠醚，超聲震蕩15分鐘。
2、準確量取4ml 1，2-丙二醇與1.5ml油酸充分混合，加入到步驟(1)的體系中，磁力攪拌10分鐘，使之充分混合，然後將整個混合體系一起加入到反應高壓釜內，在140℃下加熱13小時。反應結束後用乙醇洗滌粒子3-5次，並在5000轉/分下離心10分鐘。即得所需產品，其粒徑為2-15nm，最後粒子可以重新分散在無水乙醇或氯仿中。同樣可以從TEM電鏡照片中清晰地看到產物的存在。
實施例91、將0.000031mol乙醯丙酮合鉑(II)和0.0000625mol(1∶2)四水合氯化亞鐵一起充分溶解在3ml的乙二醇，加入0.1g油酸鈉和2mg二苯冠醚，超聲震蕩12分鐘。
2、準確量取3ml 1，2-丙二醇與1ml油酸充分混合，加入到步驟(1)的體系中，超聲處理10分鐘，使之充分混合，然後將整個混合體系一起加入到反應高壓釜內，在120℃下加熱13小時。反應結束後用乙醇洗滌粒子3-5次，並在3000轉/分下離心20分鐘，即得所需產品，其粒徑為2-7nm，最後粒子可以重新分散在無水乙醇或氯仿中。從圖4所示的TEM電鏡照片中就可以清晰地看到產物的存在。
權利要求
1.一種單分散鐵鉑納米合金的製備方法，其特徵在於以含鉑無機鹽/含鉑配合物、含鐵無機鹽/含鐵配合物作為反應前驅物，將反應前驅物、有機溶劑、相催化劑二苯冠醚置於高壓釜內，在120-150℃溫度下利用反應物之間的相轉移及反應前驅物的共還原，以油酸作為穩定劑，反應8-15小時，製得所需產品，其粒徑為2-15nm。
2.根據權利要求1所述的單分散鐵鉑納米合金的製備方法，其特徵在於具體步驟如下(1)以含鉑無機鹽/含鉑配合物、含鐵無機鹽/含鐵配合物作為反應前驅物，分別溶解於有機溶劑中，加入適量的油酸鈉固體和相催化劑二苯冠醚，超聲處理8-15分鐘；含鉑無機鹽或含鉑配合物與含鐵無機鹽或含鐵配合物的摩爾比為1∶1～1∶4，油酸鈉與鐵鹽和鉑鹽總物質的量的摩爾比為5∶1～10∶1，二苯冠醚與鐵鹽和鉑鹽總物質的量的摩爾比為1∶30～1∶100；有機溶劑與鐵鹽和鉑鹽總物質的量的摩爾比為34∶1～85∶1；(2)量取丙二醇溶液與油酸混合，攪拌，使之充分混合，將混合溶液加入到步驟(1)中，然後一起加入到高壓釜，在100-150℃溫度下反應8-15小時，洗滌，離心分離，即得所需產品；其中丙二醇與油酸的體積比為2∶1～3∶1，丙二醇與鐵鹽和鉑鹽總物質的量的摩爾比為30∶1～80∶1。
3.根據權利要求1或2所述的單分散鐵鉑納米合金的製備方法，其特徵在於所述含鉑無機鹽為氯鉑酸或二氯化鉑中任一種，含鉑配合物為二氯化二氰二苯基合鉑(II)或乙醯丙酮合鉑(II)中任一種，含鐵無機鹽為氯化亞鐵，含鐵配合物為草酸鐵、乙醯丙酮合鐵(II)或乙醯丙酮合鐵(III)中任一種。
4.根據權利要求1或2所述的單分散鐵鉑納米合金的製備方法，其特徵在於所述有機溶劑為無水乙醇或乙二醇。
5.根據權利要求2所述的單分散鐵鉑納米合金的製備方法，其特徵在於步驟(2)中所述的攪拌為超聲震蕩或磁力攪拌。
6.根據權利要求2所述的單分散鐵鉑納米合金的製備方法，其特徵在於步驟(2)中所述離心分離轉速為3000-5000轉/分，時間為10-20分鐘。
7.一種如權利要求1或2所述的方法製備出的單分散鐵鉑納米合金粒子應用於硬碟熱輔助磁記錄技術中的應用。
全文摘要
本發明屬於材料技術領域，具體涉及一種單分散鐵鉑合金納米粒子的製備方法。以含鉑無機鹽/含鉑配合物、含鐵無機鹽/含鐵配合物作為反應前驅物，將反應前驅物、有機溶劑、相催化劑二苯冠醚置於高壓釜內，在120－150℃溫度下利用反應物之間的相轉移及反應前驅物的共還原，以油酸作為穩定劑，反應8－15小時，製得所需產品，其粒徑為2－15nm。本方法能控制形成鐵鉑納米合金粒子的粒徑，而且粒徑分布較窄，具有很高的實用性。反應體系相對較穩定，技術操作較簡單、特別是產物處理方便簡捷，原料成本低廉，易於工業化生產。
文檔編號B22F9/16GK1887485SQ200610029188
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月20日 優先權日2006年7月20日
發明者亓海全, 溫鳴, 李魯江, 鄂克佳 申請人:同濟大學