利用醋酸钴低温制备纳米钴粉的方法技术

一种利用醋酸钴低温制备纳米钴粉的方法，属于纳米金属粉末制备技术领域。采用无毒且价格低廉的醋酸钴作为反应初始物，在相对低温下利用热分解方法制备出尺寸均匀、形状为立方体和六面体的纳米钴微粒。与一般热分解方法使用的羰基钴相比，本发明专利技术实现了绿色化生产，减少对研究生产者的危害和对环境的污染，而且也大幅度地降低了生产地成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利属于纳米金属粉末制备
，特别是提供了一种，无毒、价格低廉；适应于纳米钴粉末的工业生产。
技术介绍
纳米钴粉广泛应用于磁记录、磁流体以及吸波材料上。在高密度记 录材料方面，利用纳米钴粉记录密度高、娇顽力高、信嗓比高和抗氧化 好等优点，可大幅度地改善磁带和大容量软磁硬盘的性能；同时，利用 钴及其合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于密封减震、医疗 器械、声音调节、光显示等；另外，在吸波材料方面，利用钴粉及碳包 金属粉末可作为军事高性能毫米波隐形材料、可见光一红外线隐形材料 和结构式隐形材料，以及手机辐射屏蔽材料。通常，纳米钴粉的制备方法有化学蒸气浓縮法，金属盐还原法及热 分解法等。热分解法是通过在高沸点的有机溶剂中加热分解有机金属化 合物来制备纳米粒子的一种方法。热分解法制备的磁性纳米微粒具有粒 度分布窄，尺寸和形貌可控等特点。但是，用这种方法制备钴纳米微粒 通常采用的是羰基钴作为初始反应物,反应热分解的温度一般都是在300 'C以上，同时羰基钴这种有机化合物是剧毒性的，且价格也很昂贵。在本专利技术中，采用了价格便宜、无毒的醋酸钴作为热分解的初始物， 同时选择三辛胺(沸点365i:)作为反应溶剂，结果在较低的温度下(240 °C)就能分解合成均匀的钴纳米微粒。这种方法的好处在于一方面可大 幅度降低生产的成本和温度，减少不必要的浪费；另一方面降低对研究 生产者的健康危害及对环境的污染，有效地保护了环境，可以实现绿色 化的生产工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种， 采用低成本的反应工艺，利用无毒、价格便宜的醋酸钴，在低温下制备 出分布均匀的钴纳米粉。本专利技术原理如下利用热分解的反应温度，破坏醋酸钴的分子间的作用力，形成了钴的纳米微粒。由于纳米微粒的表面活性很强，容易团 聚，所以我们采用了多种表面活性剂的混合物来修饰纳米微粒的表面， 减少微粒间的相互作用，使他们能够形成均匀分散开，形成稳定的纳米 微粒体系。基于上述目的及原理，本专利技术的具体工艺如下1、 将含结晶水的醋酸钴放在干燥箱中进行干燥，干燥温度在100 130 °C，来除去化合物中的结晶水；2、 把干燥后的醋酸钴溶于三辛胺溶剂中，醋酸钴和三辛胺以1:30 ~ 1:50 (摩尔比)比例均匀地混合成混合液；3、 选择聚乙烯吡咯垸酮(PVP)、油酸和油酸胺作为表面活性剂， 聚乙烯吡咯烷酮和醋酸钴的比例在1:5 ~ 1:8 (质量比)，油酸、油酸胺和醋 酸钴的比例在1:1:1 1:1:3 (摩尔比)，也一并加入到2)的混合液中成为混 合溶液；4、 把这混合溶液放入一个烧瓶中，搅拌；温度控制在240 280'C;以氮气作为保护气体以及外部冷却水来防止试剂的蒸发；5、 实验开始以2 6t:/min的速率升高温度，在90 ~ ll(TC时停止升 温，等溶液中的固体物全部溶解后，再以10 ~ 15tVmin的速率升温，直 到达到反应温度；6、 当溶液的颜色从浅粉红色变化为浅黑色时，就是反应的温度；控 制温度在240。C ~280°C，反应温度为60 卯min ;7、 反应结束后，关闭电源，自然冷却至室温；8、 然后把反应溶液放在磁石上，收集下面的沉降物，再用辛烷和丙 酮分别清洗3 6次，得到纳米钴微粒。本专利技术的优点在于1、 制备出尺寸均匀、形状为立方体和六面体的钴微粒，而且大幅度 降低成本，工艺简单，减少污染和危害，实现绿色化生产，可工业化大 规模生产纳米钴粉末；2、 生产的钴微粒的粒度分布均匀，粒径大小随着表面活性剂的种类 及浓度变化而不同。具体实施方式实施例l:制取平均粒径为25纳米、立方体结构的钴纳米微粒，应 按下列步骤完成。1、 称取已经干燥去掉结晶水的醋酸钴0.354g以及30mL三辛胺倒 入250mL的四口容量瓶中；2、 称取0.08 g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)， 1 mL油酸以及1 mL油酸 胺混合于l)的溶液中；3、 以5°C/min的速率慢慢升高温度，当溶液温度到IO(TC时，停止 升温。在这个温度保持一段时间，大约10min左右，直到溶液中的醋酸 钴完全溶解为止；4、 然后以1(TC/min的速率升高温度到24(TC，溶液由原来的淡粉红 色变成了浅黑色；5、 在这个温度下，保持溶液温度，反应90min,慢慢颜色越来越黑;6、 反应结束后，关闭温度电源，使溶液自然冷却到室温；7、 然后在外界磁石的作用下，使反应获得的钴纳米微粒慢慢沉降， 倒去上面的溶液，分别用辛烷和丙酮反复清洗沉降物6次；8、最后将获得的钴纳米微粒收集，密封，真空保存。 实施例2:制取平均粒径为50纳米、三角菱柱体结构的钴纳米微粒， 应按下列步骤完成。1、 称取已经干燥去掉结晶水的醋酸钴0.354g， l.Og邻十二垸基二 醇(1 ，2-Dodecanedio1)以及30 mL三辛胺倒入250 mL的四口容量瓶中；2、 称取0.06g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)， 1.2mL油酸以及1.2 mL油 酸胺也混合于l)的溶液中；3、 以5°C/min的速率慢慢升高温度，当溶液温度到IO(TC时，停止 升温。在这个温度保持一段时间，大约10min左右，直到溶液中的醋酸 钴完全溶解为止；4、 然后以10。C/min的速率升高温度到26(TC，溶液由原来的淡粉红 色变成了浅黑色；5、 在这个温度下，保持溶液温度，反应90min,慢慢颜色越来越黑;6、 反应结束后，关闭温度电源，使溶液自然冷却后室温；7、 然后在外界磁石的作用下，使反应获得的钴纳米微粒慢慢沉降， 倒去上面的溶液，分别用辛烷和丙酮反复清洗沉降物5次；8、 最后将获得的钴纳米微粒收集，密封，真空保存。权利要求1.，其特征在于，工艺为(1) 将含结晶水的醋酸钴放在干燥箱中进行干燥，干燥温度在 100~130°C，除去化合物中的结晶水；(2) 干燥后的醋酸钴溶于三辛胺溶剂中，醋酸钴和三辛胺以1:30 ~ 1:50摩尔比均匀地混合成混合液；(3) 选择聚乙烯吡咯烷酮、油酸和油酸胺作为表面活性剂，聚 乙烯吡咯烷酮和醋酸钴的比例在1:5 1:8质量比，油酸、油酸胺和醋 酸钴的比例在1:1:1-1:1:3摩尔比，也一并加入到(2)的混合液中成 为混合溶液；(4) 把混合溶液放入烧瓶中，搅拌；温度控制在240 280。C; 以氮气作为保护气体，外部用冷却水来防止试剂的蒸发；(5) 实验开始以2 6。C/min的速率升高温度，在90 110。C时 停止升温，等溶液中的固体物全部溶解后，再以10 15"C/min的速率 升温，直到达到反应温度；(6) 当溶液的颜色从浅粉红色变化为浅黑色时，就是反应温度； 控制温度在240°C 280。C ，反应时间为60 90 min;(7) 反应结束后，关闭电源，冷却至室温；(8) 然后把反应溶液放在磁石上，收集下面的沉降物，再用辛垸 和丙酮分别清洗3 ~ 6次，得到纳米钴微粒。全文摘要一种，属于纳米金属粉末制备
采用无毒且价格低廉的醋酸钴作为反应初始物，在相对低温下利用热分解方法制备出尺寸均匀、形状为立方体和六面体的纳米钴微粒。与一般热分解方法使用的羰基钴相比，本专利技术实现了绿色化生产，减少对研究生产者的危害和对环境的污染，而且也大幅度地降低了生产地成本。文档编号B22F9/24G本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用醋酸钴低温制备纳米钴粉的方法，其特征在于，工艺为：（１）将含结晶水的醋酸钴放在干燥箱中进行干燥，干燥温度在１００～１３０℃，除去化合物中的结晶水；（２）干燥后的醋酸钴溶于三辛胺溶剂中，醋酸钴和三辛胺以１∶３０～１∶５０摩 尔比均匀地混合成混合液；（３）选择聚乙烯吡咯烷酮、油酸和油酸胺作为表面活性剂，聚乙烯吡咯烷酮和醋酸钴的比例在１∶５～１∶８质量比，油酸、油酸胺和醋酸钴的比例在１∶１∶１～１∶１∶３摩尔比，也一并加入到（２）的混合液中成为混合溶液；　 　（４）把混合溶液放入烧瓶中，搅拌；温度控制在２４０～２８０℃；以氮气作为保护气体，外部用冷却水来防止试剂的蒸发；（５）实验开始以２～６℃／ｍｉｎ的速率升高温度，在９０～１１０℃时停止升温，等溶液中的固体物全部溶解后，再以１０～ １５℃／ｍｉｎ的速率升温，直到达到反应温度；（６）当溶液的颜色从浅粉红色变化为浅黑色时，就是反应温度；控制温度在２４０℃～２８０℃，反应时间为６０～９０ｍｉｎ；（７）反应结束后，关闭电源，冷却至室温；（８）然后把反应 溶液放在磁石上，收集下面的沉降物，再用辛烷和丙酮分别清洗３～６次，得到纳米钴微粒。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵慧萍，罗骥，林涛，郭志猛，郝俊杰，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]