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一种镍铁系金属纳米线的分散与组装方法技术

技术编号:11102750 阅读:89 留言:0更新日期:2015-03-04 14:49
本发明专利技术属于纳米材料领域,具体涉及一种镍铁系金属纳米线的分散与组装方法。本发明专利技术的技术方案是首先水热反应制备镍铁系金属纳米线,然后将镍铁系金属纳米线置于pH值为3~6的盐酸溶液中超声搅拌0.5~24h,镍铁系金属纳米线被分散成为镍铁系金属纳米颗粒,再将分散后的镍铁系金属纳米颗粒置于pH值为8~12的氢氧化钠溶液中搅拌0.5~3h,然后转移至水热反应釜中,于80~120°C恒温2~10h后自然冷却到室温,镍铁系金属纳米颗粒被重新组合成镍铁系金属纳米线。本发明专利技术通过对pH值的控制,实现了镍铁系纳米金属线的分散与组装,实现了对镍铁系纳米材料形貌的控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料领域,具体涉及。
技术介绍
20世纪碳纳米管的发现引起了科学家们对其他一维纳米材料的广泛兴趣,当材料 的尺寸等于或小于其的特征长度,如波尔半径、光波波长、声子自由程等,量子效应将变得 非常显著。从形貌上,一维纳米材料包括纳米线、纳米带、纳米管、纳米棒等。其中纳米线是 一种直径为纳米量级的一维纳米材料,由于有很大的长径比及二维度受限、一维导通的特 性,纳米线具有很多独特的光学及电磁性质。另外,作为一种理想的能量传输材料,纳米线 的高长径比使其可以传输电子、光子、声子等量子化粒子,因此其在高
具有十分重 要的应用。 镍铁系纳米材料作为磁性材料,具有独特的电、磁以及催化特性,在磁记录、催化 齐IJ、传感器以及生物医药领域等方面展示出巨大的应用潜力。 纳米材料制备技术经过近几十年来的发展,尤其是化学合成领域重大突破和创新 的出现,使得各种材料的纳米材料均可以在实验室范围内制备出来。纳米线的制备方法就 包括了气相转换法、化学气相沉积法、脉冲激光烧蚀法、电沉积法、溶胶-凝胶法、模板法、 水热法和微乳液法等多种方法。尤其近些年来在纳米粒子的单分散性、组份、尺寸、形貌、结 构控制和一定规模化批量生产上均取得了长足的进步,如制备出的长径比可调节的金纳米 棒、结构可控的镍铁纳米线等。但目前的现在技术还主要集中在纳米线的一次合成上,无法 实现纳米线的拆分,更无法实现拆分后的再组装,这将不利于纳米线构成的纳米器件的可 控操作。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题,本专利技术提供一种镍铁系金属纳米线的分散与组装方 法,目的是通过采用水热合成,以水合肼为还原剂制备镍铁系纳米线,通过对添加剂柠檬酸 钠用量的控制,实现对镍铁系纳米材料形貌的控制,并通过PH值的调控,实现了纳米线与 纳米颗粒相互转化与组装。 实现本专利技术目的的技术方案按照以下步骤进行: (1)将可溶性镍盐或可溶性镍盐与可溶性亚铁盐的混合物溶解在去离子水中,形 成镍盐或镍铁盐溶液,在氮气保护下,向溶液中加入柠檬酸钠并混合均匀,加入的柠檬酸钠 与镍或镍和铁的总摩尔数之比为(1?2) :1,然后加入水合肼,加入的水合肼是镍或镍和铁 总摩尔数的20?60倍,将上述溶液体系转移至水热反应釜中,在100?150°C恒温1?IOh 后自然冷却至室温,得到的产物用去离子水和乙醇洗涤,用氮气吹干,得到镍铁系金属纳米 线. (2)将上述镍铁系金属纳米线置于pH值为3?6的盐酸溶液中超声搅拌0. 5? 24h,用磁场分离出磁性产物,用去离子水和乙醇分别清洗两次,用氮气吹干,此时,镍铁系 金属纳米线被分散成为镍铁系金属纳米颗粒; (3)将分散后的镍铁系金属纳米颗粒置于pH值为8?12的氢氧化钠溶液中搅拌 0. 5?3h,然后转移至水热反应釜中,于80?120°C恒温2?IOh后自然冷却到室温,用磁 场分离磁性产物,用去离子水和乙醇分别清洗两次,用氮气吹干,此时,镍铁系金属纳米颗 粒被重新组合成镍铁系金属纳米线。 其中,所述的可溶性镍盐是氯化镍、硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍,所述的可溶性亚铁盐 是硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁,醋酸亚铁。 所述的可溶性镍盐与可溶性亚铁盐可以按照任意摩尔比混合。 所述的去离子水与可溶性镍盐或可溶性镍盐与可溶性亚铁盐的混合物的比例是 100?IOOOml水每克可溶性镍盐或可溶性镍盐与可溶性亚铁盐的混合物。 所述的镍铁系金属纳米线与盐酸的比例是100?200ml盐酸每克金属纳米线。 所述的镍铁系金属纳米颗粒与氢氧化钠溶液的比例是100?200ml氢氧化钠溶液 每克金属纳米颗粒。 与现有技术相比,本专利技术的特点和有益效果是: 镍盐和铁盐在碱性条件下被水合肼还原为单质镍和单质铁,其反应原理如下: 2Fe2++4〇r+N2H4 ^ 2Fe+N2+4H20 (I); 2Ni2++40!T+N2H4 - 2Ni+N2+4H20 (2); 镍铁合金的成核反应如下: xNi+yFe = NixFey ;x = 0 ?1,y = 0 ?1 ; (3); 反应过程中产生的副反应: 3N2H4 - N2+4NH3(4); 柠檬酸钠的结构式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍铁系金属纳米线的分散与组装方法,其特征在于按照以下步骤进行:(1)将可溶性镍盐或可溶性镍盐与可溶性亚铁盐的混合物溶解在去离子水中,形成镍盐或镍铁盐溶液,在氮气保护下,向溶液中加入柠檬酸钠并混合均匀,加入的柠檬酸钠与镍或镍和铁的总摩尔数之比为(1~2):1,然后加入水合肼,加入的水合肼是镍或镍和铁总摩尔数的20~60倍,将上述溶液体系转移至水热反应釜中,在100 ~150 °C恒温1~10 h后自然冷却至室温,得到的产物用去离子水和乙醇洗涤,用氮气吹干,得到镍铁系金属纳米线;(2)将上述镍铁系金属纳米线置于pH值为3~6的盐酸溶液中超声搅拌0.5~ 24h,用磁场分离出磁性产物,用去离子水和乙醇分别清洗两次,用氮气吹干,此时,镍铁系金属纳米线被分散成为镍铁系金属纳米颗粒;(3)将分散后的镍铁系金属纳米颗粒置于pH值为8~12的氢氧化钠溶液中搅拌0.5~3h,然后转移至水热反应釜中,于80~120 °C恒温2~10 h后自然冷却到室温,用磁场分离磁性产物,用去离子水和乙醇分别清洗两次,用氮气吹干,此时,镍铁系金属纳米颗粒被重新组合成镍铁系金属纳米线。

【技术特征摘要】
1. 一种镍铁系金属纳米线的分散与组装方法,其特征在于按照以下步骤进行: (1) 将可溶性镍盐或可溶性镍盐与可溶性亚铁盐的混合物溶解在去离子水中,形成镍 盐或镍铁盐溶液,在氮气保护下,向溶液中加入柠檬酸钠并混合均匀,加入的柠檬酸钠与镍 或镍和铁的总摩尔数之比为(1?2) :1,然后加入水合肼,加入的水合肼是镍或镍和铁总摩 尔数的20?60倍,将上述溶液体系转移至水热反应釜中,在100?150 ° C恒温1?10 h后自然冷却至室温,得到的产物用去离子水和乙醇洗涤,用氮气吹干,得到镍铁系金属纳 米线; (2) 将上述镍铁系金属纳米线置于pH值为3?6的盐酸溶液中超声搅拌0. 5?24h, 用磁场分离出磁性产物,用去离子水和乙醇分别清洗两次,用氮气吹干,此时,镍铁系金属 纳米线被分散成为镍铁系金属纳米颗粒; (3) 将分散后的镍铁系金属纳米颗粒置于pH值为8?12的氢氧化钠溶液中搅拌 0.5~3h,然后转移至水热反应釜中,于80?120 ° C恒温2?10 h后自然冷却到室温,用 磁场分离磁性产物,用去离子水和乙醇分别...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘岩张林张照汶刘凯歌
申请(专利权)人:东北大学
类型:发明
国别省市:辽宁;21

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