CN107564643A - 一种纳米颗粒基各向异性双相复合磁体及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备方法，其特征在于，双相磁体是由硬磁相内核和软磁相外壳构成的核壳结构纳米颗粒；通过施加强磁场对上述核壳结构纳米颗粒进行取向，用环氧树脂将取向后的核壳结构纳米颗粒固化，得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体。该制备方法工艺简单，操作方便，不需要复杂设备；硬磁相内核粒径以及软磁相外壳厚度均可以在很宽的范围内调节，进而实现了对矫顽力、饱和磁化强度、最大磁能积等性能的调控。同时该方法所制备的纳米双相永磁体性能优异，剩余磁化强度与饱和磁化强度的比值(即剩磁比)可达0.85，最大磁能积可达20MG Oe。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米颗粒基各向异性双相复合磁体及制备方法，属于新型纳米复合磁体领域。
背景技术
永磁材料是一类重要的功能性材料，以永磁材料为基础制成的各类功能器件在人们的生产和生活中起到不可替代的作用。最大磁能积(BH)max是永磁材料最重要的性能指标之一，提高最大磁能积能够带来巨大的经济效益和环境效益。然而，近些年来单相永磁材料(如SmCo5、Sm2Co17以及NdFeB)的发展进入瓶颈期，工业化生产的烧结NdFeB磁能积已经超过400KJ/m3，这已经十分接近该材料的理论值，因此其磁能积很难再有大幅度的提高。
在这种背景下，纳米双相复合磁体成为了新的研究热点。纳米双相复合磁体由高矫顽力的硬磁相和高饱和磁化强度的软磁相复合而成，这使得复合磁体同时具有软硬磁材料的性能特点，进而极大提高了材料的磁能积。1993年，Skomski和Coey预测了各向异性纳米复合磁体Sm2Fe17N/α-(Fe,Co)具有1MJ/m3的磁能积[Phys Rev B,1993,48,15812-15816]，是NdFeB磁体理论磁能积的两倍。经过二十多年的理论分析与实验研究，复合磁体的磁能积得到很大的提高，展现了可观的应用前景。
为了进一步优化纳米双相复合磁体的性能，科研工作者在软磁相的比例和尺寸、软硬磁相的相对分布、中间层组分和形貌以及非磁性中间层等许多方面做了大量的研究。遗憾的是，这些研究往往集中在各向同性复合磁体，对于各向异性双相复合磁体的研究比较少。2014年，Liu等人用化学合成的方法制备了FePt/Co核壳结构纳米颗粒，促进了人们对交换耦合双相复合磁体的研究[Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,2176-2180]。然而该纳米颗粒软硬磁相的相对比例调节区间比较小，无法实现对材料磁性能的精确调控；而且该纳米颗粒是各向同性的，没有经过取向，剩磁比和最大磁能积等性能参数都很低。
根据Stoner-Wohlfarth模型[Mathematical and Physical Sciences,1948,240,599-642]，对于没有相互作用的随机分布的单畴纳米颗粒，其剩磁比为0.5，磁能积仅为完全取向颗粒的四分之一。因此，实现单畴纳米颗粒的取向，对于提高材料的性能有着非常重要的意义。另一方面，单畴纳米颗粒的退磁过程只涉及到磁畴的转动，没有畴壁的位移，这为本发明提供了研究纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的理想模型。
然而，随着软磁相含量的增加，材料的磁晶各向异性降低，取向的驱动力也降低，这使得磁场取向变得非常困难；另外软硬磁交换耦合纳米颗粒的制备方法非常复杂，制备条件也很严苛。这些因素导致纳米颗粒基各向异性复合磁体的制备仍是永磁材料领域的一个空白。
发明内容
本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种制备纳米颗粒基各向异性双相复合磁体及制备方法，该方法具有操作方便，设备简单的特点，所得到的纳米颗粒基各向异性双相复合磁体具有剩磁比为0.85，最大磁能积20MG Oe。
本发明技术解决方案：一种纳米颗粒基各向异性双相复合磁体及制备方法，所述双相复合磁体是由硬磁相FePt内核和软磁相Co外壳构成的核壳结构纳米颗粒，通过调节软硬磁相的体积分数可以改变磁体的磁晶各向异性能以及饱和磁化强度；将上述核壳结构纳米颗粒均匀分散到环氧树脂胶中，通过施加强磁场进行取向，环氧树脂固化后得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体。所得磁体的磁滞回线与各向同性磁体相比剩磁比明显提高，说明磁场取向取得了很好的效果，磁能积最高可达20MG Oe；
具体为：一种纳米颗粒基各向异性双相复合磁体，是由硬磁相内核和软磁相外壳构成的核壳结构纳米颗粒。
所述硬磁相内核为平均粒径为在9nm-20nm(2014年，Liu等文献中只给出了8nm一个粒径。对于纳米双相复合磁体来讲，硬磁相和软磁相的相对比例对其性能有很大影响。申请人通过大量的反复试验，通过对硬磁相FePt核心粒径的调节，可以在更大的范围内控制FePt/Co核壳结构纳米颗粒中所含硬磁相的比例，进而调控矫顽力、饱和磁化强度、最大磁能积等性能参数；另外FePt内核的矫顽力随其粒径增大而增大，大粒径FePt有利于获得更大的矫顽力)范围内调节的fct相FePt纳米颗粒，粒径误差在±5％以内，单分散性良好；矫顽力可以在3.5T-4.3T(2014年，Liu文献报道矫顽力均小于3.4T)的范围内调节。
所述软磁相外壳为Co，厚度范围1.9nm-3nm,10nm-15nm(2014年，Liu文献中给出了4nm,6nm和9.5nm。申请人通过大量的反复试验，更大的Co外壳粒径范围更有利于FePt/Co纳米颗粒性能的调控。Co外壳越厚，饱和磁化强度越高)。
一种纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备方法，所述双相复合磁体是由硬磁相内核和软磁相外壳构成的核壳结构纳米颗粒；通过外磁场取向的方法得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体；包括以下步骤：
(1)fcc相FePt纳米颗粒的合成：以金属化合物为前驱体，油胺、油酸为表面配体，在有机溶剂中合成fcc相FePt纳米颗粒；
(2)fcc-FePt/MgO复合物的合成：将步骤(1)中所合成的fcc相FePt纳米颗粒(0.03g-0.10g)、二水合乙酰丙酮镁(Mg(acac)2·2H2O)(0.4g-0.6g)、油胺和油酸(1.5ml-6ml)溶解在15ml-30ml二卞醚中，再把所得溶液在氮气气氛中在一定温度下保温；
(3)fct相FePt纳米颗粒的制备：将步骤(2)中得到的fcc-FePt/MgO复合物放入马弗炉中进行退火处理；将退火处理后的产物超声分散在甲苯中，并向其中缓慢滴加质量分数68％的浓硝酸洗去MgO，最终得到fct相FePt纳米颗粒；
(4)FePt/Co核壳结构纳米颗粒的合成：以步骤(3)中的fct相FePt纳米颗粒为种子，采用外延生长的方法生长Co外壳，Co的前驱体为乙酰丙酮钴(Co(acac)3)，通过控制fct相FePt种子和乙酰丙酮钴的投料比调控Co外壳的厚度；
(5)取向：将步骤(4)中的FePt/Co核壳结构纳米颗粒溶解在甲苯中配成浓度为5mg/ml-50mg/ml溶液，再把得到的溶液和环氧树脂以1:1-1:4的体积比均匀混合，然后把所得的混合物置于圆柱形模具中并施加强磁场，等待环氧树脂固化后得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体。
所述步骤(3)中的退火温度580℃-700℃，退火时间3-6小时，退火气氛5％H2+95％Ar混合气体(百分比为体积分数)。
所述步骤(2)中的保温温度为300℃-400℃，保温时间为0.5h-1h。
所述步骤(4)中，当fct相FePt和乙酰丙酮钴的投料质量比为2:1、1:2、1:8和1:15时，可以分别得到Co外壳厚度为1.9nm，2.8nm，10nm和15nm的FePt/Co核壳结构纳米颗粒。
所述步骤(5)中的模具为圆柱形凹槽，材质为304不锈钢。
所述步骤(5)中取向时，采用的磁场为均匀磁场，磁场强度2T-10T。
所述步骤(5)中取向时，FePt/Co核壳结构纳米颗粒溶解在甲苯中，配成浓度为5mg/ml溶液，再把得到的溶液和环氧树脂均匀混合，甲苯溶液和环氧树脂的体积比为1:1。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明提供了上述纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备方法，该方法首次实现了软硬磁交换耦合纳米颗粒的取向，填补了该领域的技术空白。现有技术所制备的交换耦合纳米颗粒均为各向同性，性能较差，而且软硬磁相比例调节范围小。本发明采用FePt/Co核壳结构为原始纳米颗粒，其FePt内核和Co外壳的尺寸可以在很宽的范围内调节，进而实现了对材料矫顽力、饱和磁化强度、最大磁能积等性能的精确调控；现有技术往往采用单晶生长、磁场取向压型、气相沉积、离子溅射等方法制备各向异性的双相块体或薄膜材料，对设备要求很高，生产周期比较长。而本发明所阐述的方法操作方便方便，所需设备简单，能够在较短时间内得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体。
(2)磁性纳米颗粒的应用前景广阔，比如在磁存储、核磁共振、细胞工程等众多领域都得到了很好的应用。本发明对FePt/Co核壳结构纳米颗粒进行取向，得到性能优异的各向异性复合磁体，磁比可以达到0.85，最大磁能积20MG Oe。这极大拓宽了磁性纳米颗粒的应用领域，增进了人们对双相纳米颗粒各向异性性能的研究。
(3)本发明中所制备的fct相FePt纳米颗粒矫顽力最高达到4.3T，这一巨大的矫顽力可以有效防止包覆Co外壳后纳米颗粒的矫顽力下降过快，进而提高了磁能积。另外，fct相FePt最大平均粒径为20nm，小于单畴颗粒的临近尺寸。单畴颗粒磁反转过程只涉及到磁畴的转动，在磁场中的取向比较容易。
(4)核壳结构纳米颗粒一直以来都是人们研究的热点。本发明方法所制备的FePt/Co纳米颗粒，其Co外壳厚度可以在非常宽的范围内调节(1.9nm-3nm,10nm-15nm)，这使得本发明可以方便地通过调控Co的厚度来调节FePt/Co纳米颗粒的矫顽力(0.5T-1T)、饱和磁化强度(40emu/g-88emu/g)以及磁能积(9MG Oe-20MG Oe)等性能。
(5)本发明方法采用的磁场为2T-10T。现有技术对纳米颗粒的取向所用的磁场一般比较小，导致取向不彻底。利用强磁场对微观颗粒进行取向、输送、分离、自组装等一直以来都是人们的研究热点。在本发明中，最大取向磁场可以达到10T，取向后各向异性磁体的剩磁比达到0.85，说明强磁场对取向非常有利。
总之，本制备方法工艺简单，操作方便，不需要复杂设备；硬磁相内核粒径以及软磁相外壳厚度均可以在很宽的范围内调节，进而实现了对矫顽力、饱和磁化强度、最大磁能积等性能的调控；同时该方法所制备的纳米双相永磁体性能优异，剩余磁化强度与饱和磁化强度的比值(即剩磁比)可达0.85，最大磁能积可达20MG Oe。
附图说明
图1是本发明中纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备流程示意图；
图2是FePt/Co纳米颗粒的TEM图像；
图3是各向同性FePt/Co纳米颗粒复合磁体的磁滞回线；
图4是各向异性FePt/Co纳米颗粒复合磁体的磁滞回线。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。
如图1所示，图本发明中纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备流程示意图；其中a代表fct相FePt纳米颗粒，b代表FePt/Co核壳结构纳米颗粒，c代表FePt/Co核壳结构纳米颗粒均匀分散在环氧树脂中，d代表外加磁场取向和环氧树脂的固化；先通过化学合成的方法得到fct相FePt纳米颗粒(a)，再以所得纳米颗粒为“种子”外延生长Co外壳，得到FePt/Co核壳结构纳米颗粒(b)。随后将FePt/Co均匀分散在环氧树脂胶水中(c)，并马上施加外磁场(d)。静置数小时后，环氧树脂固化，取向后的纳米颗粒被固定在胶水中，最终得到各向异性纳米双相复合材料；
实施例1：
1.1取乙酰丙酮铂(Pt(acac)2)0.1g、油胺0.8ml、油酸0.8ml溶于10m1-十八烯中，充分搅拌，在氮气保护下升温至120℃，得到溶液A。
1.2取五羰基铁(Fe(CO)5)0.072ml，用一次性注射器注入上述A溶液中，得到混合溶液B，再将溶液B在氮气保护下加热至300℃保温10分钟。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到fcc相FePt纳米颗粒。
1.3取上述fcc相纳米颗粒0.03g、二水合乙酰丙酮镁(Mg(acac)2·2H2O)0.6g，油胺6ml、油酸1.5ml溶解于15ml二卞醚中得到混合溶液，将该混合溶液在氮气保护下升温至300℃保温1小时。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到fcc-FePt/MgO复合物。
1.4将上述fcc-FePt/MgO复合物置于马弗炉中进行退火处理，退火温度700℃，退火时间6小时，退火气氛5％H2+95％Ar混合气体(百分比为体积分数)。
1.5取退火后的复合物0.06g，溶入60ml甲苯中，再向其中缓慢滴加浓硝酸2ml并超声处理5分钟。超声结束后，用丙酮和正己烷对产物离心清洗3次，得到粒径20nm，矫顽力4.3T的fct相FePt纳米颗粒。
1.6取上述fct相FePt纳米颗粒0.006g，乙酰丙酮钴0.012g溶入30ml油胺中得到混合溶液，将该混合溶液在氮气保护下升温至300℃保温0.5小时。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到内核20nm，外壳2.8nm的FePt/Co核壳结构纳米颗粒。TEM图片见图2，从图中可以明显看出所制备的纳米颗粒呈核壳结构，其中，中心衬度较深的部分是FePt内核，外周衬度较浅的部分是Co外壳。该核壳结构纳米颗粒矫顽力为1T，饱和磁化强度70emu/g，磁滞回线如图3，磁滞回线与X轴的交点即为矫顽力，与Y轴的交点即为剩余磁化强度，Y轴方向达到的最大值即为饱和磁化强度，平滑的磁滞回线说明硬磁相FePt内核与软磁相Co外壳之间有效交换耦合。
1.7取上述FePt/Co核壳结构纳米颗粒2.5mg溶入0.5ml甲苯中得到混合溶液，再将该混合溶液与0.5ml环氧树脂均匀混合。
1.8将上述混合物置于底面直径10mm，高3mm的圆柱形凹槽模具中，模具材质为304不锈钢。然后把该模具置于10T的均匀磁场中，静置5小时，使环氧树脂完全固化，得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体,剩磁比为0.85，最大磁能积20MG Oe，磁滞回线如图4所示。从图中可以看出取向后的样品矫顽力和饱和磁化强度均比取向强前的样品大，剩磁比可以达到0.85。
实施例2：
2.1取乙酰丙酮铂(Pt(acac)2)0.1g、油胺0.8ml、油酸0.8ml溶于10ml1-十八烯中，充分搅拌，在氮气保护下升温至120℃，得到溶液A。
2.2取五羰基铁(Fe(CO)5)0.072ml，用一次性注射器注入上述A溶液中，得到混合溶液B，再将溶液B在氮气保护下加热至300℃保温10分钟。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到fcc相FePt纳米颗粒。
2.3取上述fcc相纳米颗粒0.04g、二水合乙酰丙酮镁(Mg(acac)2·2H2O)0.6g，油胺6ml、油酸1.5ml溶解于15ml二卞醚中得到混合溶液，将该混合溶液在氮气保护下升温至300℃保温1小时。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到fcc-FePt/MgO复合物。
2.4将上述fcc-FePt/MgO复合物置于马弗炉中进行退火处理，退火温度700℃，退火时间6小时，退火气氛5％H2+95％Ar混合气体(百分比为体积分数)。
2.5取退火后的复合物0.06g，溶入60ml甲苯中，再向其中缓慢滴加浓硝酸2ml并超声处理5分钟。超声结束后，用丙酮和正己烷对产物离心清洗3次，得到粒径20nm，矫顽力4.3T的fct相FePt纳米颗粒。
2.6取上述fct相FePt纳米颗粒0.006g，乙酰丙酮钴0.09g溶入30ml油胺中得到混合溶液，将该混合溶液在氮气保护下升温至300℃保温1小时。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到内核20nm，外壳15nm的FePt/Co核壳结构纳米颗粒，TEM图片见图2。该核壳结构纳米颗粒矫顽力为0.5T，饱和磁化强度88emu/g。
2.7取上述FePt/Co核壳结构纳米颗粒10mg溶入0.5ml甲苯中得到混合溶液，再将该混合溶液与1ml环氧树脂均匀混合。
2.8将上述混合物置于底面直径10mm，高3mm的圆柱形凹槽模具中，模具材质为304不锈钢。然后把该模具置于8T的均匀磁场中，静置5小时，使环氧树脂完全固化，得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体，剩磁比为0.7，最大磁能积10MG Oe。
实施例3：
3.1取乙酰丙酮铂(Pt(acac)2)0.1g、油胺0.8ml、油酸0.8ml溶于10ml1-十八烯中，充分搅拌，在氮气保护下升温至120℃，得到溶液A。
3.2取五羰基铁(Fe(CO)5)0.072ml，用一次性注射器注入上述A溶液中，得到混合溶液B，再将溶液B在氮气保护下加热至300℃保温10分钟。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到fcc相FePt纳米颗粒。
3.3取上述fcc相纳米颗粒0.04g、二水合乙酰丙酮镁(Mg(acac)2·2H2O)0.4g，油胺6ml、油酸1.5ml溶解于30ml二卞醚中得到混合溶液，将该混合溶液在氮气保护下升温至300℃保温0.5小时。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到fcc-FePt/MgO复合物。
3.4将上述fcc-FePt/MgO复合物置于马弗炉中进行退火处理，退火温度700℃，退火时间3小时，退火气氛5％H2+95％Ar混合气体(百分比为体积分数)。
3.5取退火后的复合物0.06g，溶入60ml甲苯中，再向其中缓慢滴加浓硝酸2ml并超声处理5分钟。超声结束后，用丙酮和正己烷对产物离心清洗3次，得到粒径16nm，矫顽力4T的fct相FePt纳米颗粒。
3.6取上述fct相FePt纳米颗粒0.006g，乙酰丙酮钴0.06g溶入30ml油胺中得到混合溶液，将该混合溶液在氮气保护下升温至300℃保温1小时。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到内核15nm，外壳10nm的FePt/Co核壳结构纳米颗粒。该核壳结构纳米颗粒矫顽力为0.6T，饱和磁化强度75emu/g。
3.7取上述FePt/Co核壳结构纳米颗粒5mg溶入0.5ml甲苯中得到混合溶液，再将该混合溶液与2ml环氧树脂均匀混合。
3.8将上述混合物置于底面直径10mm，高3mm的圆柱形凹槽模具中，模具材质为304不锈钢。然后把该模具置于8T的均匀磁场中，静置5小时，使环氧树脂完全固化，得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体,剩磁比0.77，最大磁能积11MG Oe。
实施例4：
4.1取乙酰丙酮铂(Pt(acac)2)0.1g、油胺0.8ml、油酸0.8ml溶于10ml1-十八烯中，充分搅拌，在氮气保护下升温至120℃，得到溶液A。
4.2取五羰基铁(Fe(CO)5)0.072ml，用一次性注射器注入上述A溶液中，得到混合溶液B，再将溶液B在氮气保护下加热至300℃保温10分钟。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到fcc相FePt纳米颗粒。
4.3取上述fcc相纳米颗粒0.03g、二水合乙酰丙酮镁(Mg(acac)2·2H2O)0.4g，油胺6ml、油酸1.5ml溶解于30ml二卞醚中得到混合溶液，将该混合溶液在氮气保护下升温至300℃保温0.5小时。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到fcc-FePt/MgO复合物。
4.4将上述fcc-FePt/MgO复合物置于马弗炉中进行退火处理，退火温度650℃，退火时间3小时，退火气氛5％H2+95％Ar混合气体(百分比为体积分数)。
4.5取退火后的复合物0.06g，溶入60ml甲苯中，再向其中缓慢滴加浓硝酸2ml并超声处理5分钟。超声结束后，用丙酮和正己烷对产物离心清洗3次，得到粒径12nm，矫顽力3.7T的fct相FePt纳米颗粒。
4.6取上述fct相FePt纳米颗粒0.006g，乙酰丙酮钴0.012g溶入30ml油胺中得到混合溶液，将该混合溶液在氮气保护下升温至300℃保温0.5小时。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到内核9nm，外壳2.8nm的FePt/Co核壳结构纳米颗粒。该核壳结构纳米颗粒矫顽力为0.8T，饱和磁化强度58emu/g。
4.7取上述FePt/Co核壳结构纳米颗粒20mg溶入0.5ml甲苯中得到混合溶液，再将该混合溶液与1ml环氧树脂均匀混合。
4.8将上述混合物置于底面直径10mm，高3mm的圆柱形凹槽模具中，模具材质为304不锈钢。然后把该模具置于7T的均匀磁场中，静置5小时，使环氧树脂完全固化，得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体,剩磁比为0.75，最大磁能积14MG Oe。
实施例5：
5.1取乙酰丙酮铂(Pt(acac)2)0.1g、油胺0.8ml、油酸0.8ml溶于10ml1-十八烯中，充分搅拌，在氮气保护下升温至120℃，得到溶液A。
5.2取五羰基铁(Fe(CO)5)0.072ml，用一次性注射器注入上述A溶液中，得到混合溶液B，再将溶液B在氮气保护下加热至300℃保温10分钟。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到fcc相FePt纳米颗粒。
5.3取上述fcc相纳米颗粒0.04g、二水合乙酰丙酮镁(Mg(acac)2·2H2O)0.4g，油胺6ml、油酸1.5ml溶解于15ml二卞醚中得到混合溶液，将该混合溶液在氮气保护下升温至300℃保温0.5小时；反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到fcc-FePt/MgO复合物。
5.4将上述fcc-FePt/MgO复合物置于马弗炉中进行退火处理，退火温度580℃，退火时间3小时，退火气氛5％H2+95％Ar混合气体(百分比为体积分数)。
5.5取退火后的复合物0.06g，溶入60ml甲苯中，再向其中缓慢滴加浓硝酸2ml并超声处理5分钟。超声结束后，用丙酮和正己烷对产物离心清洗3次，得到粒径9nm，矫顽力3.5T的fct相FePt纳米颗粒。
5.6取上述fct相FePt纳米颗粒0.006g，乙酰丙酮钴0.003g溶入30ml油胺中得到混合溶液，将该混合溶液在氮气保护下升温至300℃保温0.5小时。反应完毕，将上述反应液用丙酮和正己烷离心清洗5次，得到内核6nm，外壳1.9nm的FePt/Co核壳结构纳米颗粒。该核壳结构纳米颗粒矫顽力为0.7T，饱和磁化强度40emu/g。
5.7取上述FePt/Co核壳结构纳米颗粒25mg溶入0.5ml甲苯中得到混合溶液，再将该混合溶液与1ml环氧树脂均匀混合。
5.8将上述混合物置于底面直径10mm，高3mm的圆柱形凹槽模具中，模具材质为304不锈钢。然后把该模具置于2T的均匀磁场中，静置5小时，使环氧树脂完全固化，得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体，剩磁比为0.72，最大磁能积9MG Oe。
由此得出结论：本发明中所制备的各向异性纳米双相复合材料性能优越，具有很高的剩磁比和最大磁能积。其磁性能可以通过FePt内核以及Co外壳的尺寸进行调节，当FePt内核直径20nm，Co外壳厚度2.8nm，取向磁场为10T时，取得了20MG Oe的最大磁能积。需要说明的是，按照本发明上述各实施例，本领域技术人员是完全可以实现本发明独立权利要求及从属权利的全部范围的，实现过程及方法同上述各实施例；且本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纳米颗粒基各向异性双相复合磁体，其特征在于：所述双相复合磁体是由硬磁相内核和软磁相外壳构成的核壳结构纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的纳米颗粒基各向异性双相复合磁体，其特征在于：所述硬磁相内核为平均粒径可在9nm-20nm范围内调节的fct相FePt纳米颗粒，粒径误差在±5％以内，单分散性良好；矫顽力可以在3.5T-4.3T的范围内调节。
3.根据权利要求1所述的纳米颗粒基各向异性双相复合磁体，其特征在于：所述软磁相外壳为Co，厚度范围1.9nm-3nm,10nm-15nm。
4.一种纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备方法，其特征在于：所述双相复合磁体是由硬磁相内核和软磁相外壳构成的核壳结构纳米颗粒；通过外磁场取向的方法得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体；包括以下步骤：
(1)fcc相FePt纳米颗粒的合成：以金属化合物为前驱体，油胺、油酸为表面配体，在有机溶剂中合成fcc相FePt纳米颗粒；
(2)fcc-FePt/MgO复合物的合成：将步骤(1)中所合成的0.03g-0.10g fcc相FePt纳米颗粒、0.4g-0.6g二水合乙酰丙酮镁Mg(acac)2·2H2O、油胺和油酸1.5ml-6ml溶解在15ml-30ml二卞醚中，再把所得溶液在氮气气氛中在一定温度下保温；
(3)fct相FePt纳米颗粒的制备：将步骤(2)中得到的fcc-FePt/MgO复合物放入马弗炉中进行退火处理；将退火处理后的产物超声分散在甲苯中，并向其中缓慢滴加质量分数68％的浓硝酸洗去MgO，最终得到fct相FePt纳米颗粒；
(4)FePt/Co核壳结构纳米颗粒的合成：以步骤(3)中的fct相FePt纳米颗粒为种子，采用外延生长的方法生长Co外壳，Co的前驱体为乙酰丙酮钴Co(acac)3，通过控制fct相FePt种子和乙酰丙酮钴的投料比调控Co外壳的厚度；
(5)取向：将步骤(4)中的FePt/Co核壳结构纳米颗粒溶解在甲苯中配成浓度为5mg/ml-50mg/ml溶液，再把得到的溶液和环氧树脂以1:1-1:4的体积比均匀混合，然后把所得的混合物置于圆柱形模具中并施加强磁场，等待环氧树脂固化后得到纳米颗粒基各向异性双相复合磁体。
5.根据权利要求4所述的纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的退火温度580℃-700℃，退火时间3-7小时，退火气氛5％H2+95％Ar混合气体。
6.根据权利要求4所述的纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的保温温度为300℃-400℃，保温时间为0.5h-1h。
7.根据权利要求4所述的纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，当fct相FePt和乙酰丙酮钴的投料质量比为2:1、1:2、1:8和1:15时，可以分别得到Co外壳厚度为1.9nm，2.8nm，10nm和15nm的FePt/Co核壳结构纳米颗粒。
8.根据权利要求4所述的纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中的模具为圆柱形凹槽，材质为304不锈钢。
9.根据权利要求4所述的纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备方法，其特征在于:所述步骤(5)中取向时，采用的磁场为均匀磁场，磁场强度2T-10T。
10.根据权利要求4所述的纳米颗粒基各向异性双相复合磁体的制备方法，其特征在于:所述步骤(5)中取向时，FePt/Co核壳结构纳米颗粒溶解在甲苯中，配成浓度为5mg/ml溶液，再把得到的溶液和环氧树脂均匀混合，甲苯溶液和环氧树脂的体积比为1:1。
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