磁性金屬鐵、鎳納米粒子及其復合結(jié)構(gòu)的合成與研究.pdf

1、磁性納米材料由于具有獨特的電學、光學、磁學及優(yōu)異的化學性能,在核磁共振成像、光學納米器件、靶向藥物、磁存儲、催化劑等方面有其廣泛的應用。因而制備單分散、粒徑小、尺寸分布均勻的磁性納米粒子已成為研究功能型納米材料的熱點。本論文采用高溫有機液相法制備了磁性過渡金屬(Fe、Ni)及其復合材料和不同晶型的磷化鎳納米顆粒。探究了表面活性劑、金屬前驅(qū)體、合成方法對納米顆粒晶相和形貌等的調(diào)控作用,進而對納米顆粒的尺寸、形貌和晶型進行了控制,合成了結(jié)晶

2、性高、尺寸分布均一、形貌可控的磁性金屬納米粒子及其復合材料。
　　在磁性金屬 Fe納米顆粒(NPs)制備方面運用了三種不同的方法:第一種方法是采用快速注入法、通過Fe(CO)5的高溫熱分解制備了無定形的Fe NPs,再加入氯化十六胺(HAD·HCl)獲得了bcc-Fe NPs;第二種方法是以硬脂酸亞鐵作前驅(qū)體,采用高溫陳化法制備了 Fe NPs。通過加入油酸鈉(Na-oleate)控制了Fe NPs的形貌,制備了四邊形的Fe NP

3、s;第三種方法是利用Fe(acac)3的高溫熱還原,以三辛基膦(TOP)做表面活性劑,探索了連續(xù)注入法對Fe NPs晶型的影響,制備了結(jié)晶性較高的球形 Fe NPs。通過比較三種制備方法,表明了不同的前驅(qū)體、反應溫度和表面活性劑在納米顆粒形成過程中起到了重要作用。在貴金屬Au包覆磁性金屬Fe形成核殼結(jié)構(gòu)時,由于Au和Fe之間存在較大的晶格不匹配,采用通常的一鍋法很難得到Fe@Au的核殼結(jié)構(gòu)。而本文采用兩鍋法、選用穩(wěn)定性高的三苯基膦氯金作

4、Au的前驅(qū)體產(chǎn)生Au原子來包覆預先用Fe(CO)5為前驅(qū)體制備的 Fe NPs。關鍵點在于通過控制溫度的急速波動等動力學因素形成Fe@Au核殼結(jié)構(gòu)。
　　以上在制備Fe NPs時采用了快速注射法和連續(xù)注射法,而連續(xù)注射法在控制納米粒子的形貌方面更具有優(yōu)勢。接下來開展的工作是以TOP為表面活性劑,使用連續(xù)注入法,通過在不同的反應階段加入 TOP制備了無定形 Ni NPs和Ni3C@Ni核殼結(jié)構(gòu)。對其催化性能的研究表明它們具有較低的活

5、化能,催化活性要優(yōu)于塊狀的鎳。將其退火后都得到了Ni/NiO的核殼結(jié)構(gòu),研究其電化學性能發(fā)現(xiàn)它們均有較高首次充放電容量,循環(huán)可逆性較為穩(wěn)定。最后,使用不同的鎳的前驅(qū)體和制備方法,得到不同晶型的磷化鎳納米顆粒。采用一鍋法,以乙酰丙酮鎳為前驅(qū)體獲得了六方相的磷化鎳(Ni2P)。后又發(fā)展了多次注入法,以乙酸鎳為前驅(qū)體,得到了四方相的磷化鎳(Ni12P5)。退火后,對電化學性能的研究發(fā)現(xiàn)它們也具有良好的首次充放電容量和循環(huán)可逆性能。基于此,Ni