磁性纳米颗粒的合成及其性能

【作者】 黄婧； 冷永华； 刘彤； 李星国；

【机构】 北京大学化学与分子工程学院； 北京大学工学院；

【摘要】 磁性纳米颗粒是一种重要的功能材料,在超高密度磁记录材料、电磁波吸收、永磁体、催化、磁流体、生物体标识和分离和靶向给药等领域有着广泛的应用价值。优质磁性纳米颗粒的合成、表面修饰以及性能研究受到高度关注。目前合成磁性纳米颗粒的方法有很多种,我们研究了等离子体法和有机金属溶液反应法合成磁性纳米颗粒的工艺和特点。在等离子体合成方面,我们重点地研究了热等离子体和冷等离子体在合成Fe、Co和Ni稀土金属和合金纳米颗粒上的特点和机理,以及等离子体合成条件与磁性纳米颗粒状态和性能的相关性。通过控制等离子体条件,可以有效地合成Fe、Co和Ni稀土金属及合金的纳米颗粒,通过改变等离子体的气氛,可以合成它们的氧化物和氮化物纳米颗粒,也可以实现不同物质间的复合。在有机金属溶液反应法合成方面,我们通过对反应溶液的种类、浓度、表面活性剂、以及合成温度和气氛的调节,合成了单分散的Fe、Co和Ni等纯金属纳米磁性颗粒,其粒度在3-20nm之间,并且可以通过反应条件的控制获得它们的纳米片和纳米带。此外通过控制反应条件尝试了溶液中的金属反应,实现了溶液中的金属元素间的合金化,成功获得了Fe-Co和Co-Ni合金的纳米颗粒。实验结果表明溶液中的合金化机理和条件与传统的高温冶金方法相差很大,通过合金化的作用不但提高了纳米材料的热稳定性和抗氧化性,同时也可以通过改变合金的成分来控制其催化特性。更多还原