CN108705078A - 一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶及其制备方法与应用 - Google Patents

一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108705078A
CN108705078A CN201810627574.XA CN201810627574A CN108705078A CN 108705078 A CN108705078 A CN 108705078A CN 201810627574 A CN201810627574 A CN 201810627574A CN 108705078 A CN108705078 A CN 108705078A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nanocrystalline
shell
core
fept
metal oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810627574.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108705078B (zh
Inventor
姚立
柴亚红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Chemistry CAS
University of Chinese Academy of Sciences
Original Assignee
Institute of Chemistry CAS
University of Chinese Academy of Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Chemistry CAS, University of Chinese Academy of Sciences filed Critical Institute of Chemistry CAS
Priority to CN201810627574.XA priority Critical patent/CN108705078B/zh
Publication of CN108705078A publication Critical patent/CN108705078A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108705078B publication Critical patent/CN108705078B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/07—Metallic powder characterised by particles having a nanoscale microstructure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)

Abstract

本发明公开了一种金属合金‑金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶及其制备方法与应用。它包括核区和壳层，所述壳层包覆所述核区；组成所述核区的材料为金属合金；组成所述壳层的材料为金属氧化物。其制备方法，包括如下步骤：在同一反应容器中，惰性气氛保护下，将所述金属合金的前驱体和所述金属氧化物的前驱体混合，采用油相高温热分解法反应，即得到所述金属合金‑金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶。本发明采用一锅合成法合成，既可以从尺寸、形貌上对壳核结构进行调节，也可以通用地合成不同成分的壳核双磁性纳米晶；具有简单高效、低成本的特点，可制备大批量合成的、单分散性好的、磁性能超可控的金属合金‑金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶。

Description

一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶及其制备 方法与应用
技术领域
本发明涉及一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶及其制备方法与应用，属于纳米材料技术领域。
背景技术
随着磁性器件的迷你化，双磁性的磁纳米颗粒作为最终端结构单元的研究越来越受到关注。目前，多数研究方法多用种子-生成方法制备双磁性纳米材料，也就是预先合成一种纳米晶，然后再以该纳米晶作为种子再生成异质结构纳米颗粒。然而该方法需多步合成，而且每步合成产物需要纯化处理，操作过程繁琐且浪费试剂耗材。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶及其制备方法与应用，本发明采用一锅合成法合成，既可以从尺寸、形貌上对壳核结构进行调节，也可以通用地合成不同成分的壳核双磁性纳米晶；具有简单高效、低成本的特点，可制备大批量合成的、单分散性好的、磁性能超可控的金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶。
本发明提供的一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶，它包括核区和壳层，所述壳层包覆所述核区；
组成所述核区的材料为金属合金；
组成所述壳层的材料为金属氧化物。
上述的纳米晶中，所述核区的直径可为2～4nm；
所述壳层的厚度可为0.5～7nm；
所述纳米晶的粒径可为1～100nm。
上述的纳米晶中，所述金属合金选自铂化铁合金或铂化钴合金(化学式为CoPt)；
所述金属氧化物选自铁氧化物、锰氧化物、镍氧化物和钴氧化物中的至少一种；所述铁氧化物具体可为四氧化三铁和/或三氧化二铁，所述锰氧化物具体可为一氧化锰，所述镍氧化物具体可为一氧化镍，所述钴氧化物具体可为四氧化三钴。
本发明中，所述铂化铁合金、所述铂化钴合金中铁或钴的含量可为1～50％，余量为铂。
上述的纳米晶中，所述纳米晶为FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶、FePt@Co3O4壳核结构纳米晶、FePt@MnO壳核结构纳米晶或FePt@NiO壳核结构纳米晶；
所述FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶中，组成所述核区的材料为铂化铁合金，组成所述壳层的材料为四氧化三铁；
所述FePt@Co3O4壳核结构纳米晶，组成所述核区的材料为铂化铁合金，组成所述壳层的材料为四氧化三钴；
所述FePt@MnO壳核结构纳米晶，组成所述核区的材料为铂化铁合金，组成所述壳层的材料为一氧化锰；
所述FePt@NiO壳核结构纳米晶，组成所述核区的材料为铂化铁合金，组成所述壳层的材料为一氧化镍。
本发明还提供了上述的纳米晶的制备方法，包括如下步骤：在同一反应容器中，惰性气氛保护下，将所述金属合金的前驱体和所述金属氧化物的前驱体混合，采用油相高温热分解法反应，即得到所述金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶。
本发明提供了一种简单高效、低成本的，一锅即可进行大批量制备的、单分散性好的、磁性能超可控的金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶。本发明制备的金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶可以从核、壳的尺寸、形貌及成分分别来调控材料的磁性能，从而可以达到多种用途。
本发明中，所述纳米晶具体可为FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶，其制备方法，包括如下步骤：在同一反应容器中，并在惰性气氛中，以铂源、铁源为所述前驱体，在有机液相中进行回流反应，即得到所述FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶。
上述的制备方法中，所述金属合金的前驱体为乙酰丙酮铂或乙酰丙酮铂和乙酰丙酮铁的混合物；
所述金属氧化物的前驱体选自乙酰丙酮铁、油酸铁、羰基铁、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮锰和乙酰丙酮镍中的至少一种；
所述惰性气氛包括氮气氛和/或氩气氛；
所述油相高温热分解法反应的时间可为30min～2h，温度可为265～320℃。
上述的制备方法中，所述油相包括稳定剂、还原剂和溶剂；
所述稳定剂为油胺和所述化合物1；所述还原剂为1,2-十六烷二醇；所述溶剂为十八烯、十六烯、二苄醚、角鲨烷和三正辛胺中的至少一种；
所述化合物1为油酸、癸酸、油酸钠和油酸钾中的至少一种。
上述的制备方法中，所述金属合金的前驱体与所述还原剂、所述金属氧化物的前驱体、所述化合物1、所述油胺及所述溶剂的摩尔比可为1：(1～20)：(2～50)：(2～50)：(2～50)：(30～320)或2：(1～20)：(2～50)：(2～50)：(2～50)：(30～320)；具体可为1：3：6：10：10：62.5、1：3：20：50：50：312.5、1：3：10：16.7：16.7：104.2、2：3：8：10：10：62.5、2：3：8：10：10：62.5、2：3：8：10：10：62.5或1～2：3：6～20：10～50：10～50：(30～320)；
具体的，当所述金属合金的前驱体与所述还原剂、所述金属氧化物的前驱体、所述化合物1、所述油胺及所述溶剂的摩尔比可为2：(1～20)：(2～50)：(2～50)：(2～50)：(30～320)时，所述金属合金的前驱体为乙酰丙酮铂和乙酰丙酮铁的混合物，其质量比为1:1。
本发明制备方法中对产物的后处理采用本领域常规的处理方法进行；具体为加沉淀剂如乙醇离心沉淀取固体部分，再加入少量良溶剂如环己烷溶解，重复离心沉淀两到三次，最后再用加入良溶剂溶解，4℃保存。
本发明进一步提供了所述金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶在下述1)-4)中的至少一种中的应用：
1)制备磁记录存储材料；
2)细胞磁成像以及细菌检测；
3)制备超低场磁探针；
4)制备核磁共振磁成像的造影剂。
本发明具有以下优点：
1、本发明的制备方法无需进行多锅合成即可以得到核壳结构磁性纳米材料，规避了种子法合成壳核结构的步骤繁琐，浪费实验耗材试剂以及浪费时间的缺点，本发明方法简单高效、低成本、节约时间。
2、本发明所制备的核壳结构磁性纳米晶是纳米级别的，单分散性好，尺寸均一。
3、本发明所制备的核壳结构磁性纳米晶壳、核的尺寸分别可控，可以通过调节尺寸来控制整体纳米材料的磁性能。
4、本发明所制备的核壳结构磁性纳米晶壳、核的形貌分别可控，可以通过调节形貌来控制整体纳米材料的磁性能。
5、本发明所制备的核壳结构磁性纳米晶壳核成分不同可控，进而可控制壳核为不同磁性能的材料，使得壳核整体的磁性能得到大大拓展。
6、本发明所涉及材料均可购买，同时方法新颖，工艺简单、设备常见，操控性好，功能强大，并且可以一次制备大量的壳核结构的双磁性的功能性纳米磁材料。
7、本发明所制备的金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶尺寸小，磁性能调控广泛，可用于磁记录、磁存储等磁器件的结构基元。
8、本发明所制备的金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶，磁性能调控广泛，饱和磁化强度可调高也可调低，可用于MRI(核磁共振磁成像)等的造影剂或者探针。
9、本发明所制备的金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶，磁性能调控广泛，可对材料剩磁性能进行调控，可用于低场或者超低场的探针。
鉴于此，本发明设计一种简单高效、低成本的一锅合成法，可制备大批量合成的、单分散性好的、磁性能超可控的金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的壳核结构FePt@Fe3O4双磁性磁性纳米粒子的示意图。
图2为本发明实施例1所制备的壳核结构FePt@Fe3O4双磁性磁性纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)图和高分辨透射电子显微镜(HTEM)图，其中图2a和图2b分别为本发明实施例1所制备的FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图和高分辨透射电子显微镜(HTEM)图)。
图3为本发明实施例1所制备的壳核结构FePt@Fe3O4双磁性磁性纳米粒子的动态光散射(DLS)测水动力学粒径的分布图。
图4为本发明实施例1所制备的壳核结构FePt@Fe3O4双磁性磁性纳米粒子、FePt纳米粒子以及Fe3O4纳米粒子的XRD测试结果图。
图5为本发明实施例2所制备的FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图和高分辨透射电子显微镜(HTEM)图，其中图5a和图5b分别为本发明实施例2所制备的FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图和高分辨透射电子显微镜(HTEM)图。
图6为本发明实施例3所制备的FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图。
图7为本发明实施例4所制备的FePt@Co3O4壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图。
图8为本发明实施例5所制备的FePt@MnO壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图。
图9为本发明实施例6所制备的FePt@NiO壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图。
图10为本发明实施例1所制备的FePt@Fe3O4壳核结构的纳米晶、实施例2所制备的FePt@Fe3O4壳核结构的纳米晶、FePt纳米颗粒以及Fe3O4纳米晶的H-M曲线，300K。
图11为本发明实施例1所制备的FePt@Fe3O4壳核结构的纳米粒子、实施例2所制备的FePt@Fe3O4壳核结构的纳米粒子、FePt纳米颗粒以及Fe3O4纳米粒子的H-M曲线，5K。
图12为本发明实施例5所制备的FePt@MnO壳核结构的纳米粒子所测得FC-ZFC曲线。
图13为本发明实施例5所制备的FePt@MnO壳核结构的纳米粒子所测得H-M曲线，5K和300K。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶的制备
将0.5mmol乙酰丙酮铂、1.5mmol 1,2-十六烷二醇和20mL 1-十八烯加入到150mL的三口瓶，1600rpm/min磁力搅拌混合均匀，40℃抽真空30min，通氮气，加入1.6mL油酸、1.7mL油胺和3mmol乙酰丙酮铁(乙酰丙酮铂：1,2-十六烷二醇：乙酰丙酮铁：油酸：油胺：1-十八烯比为1:3:6:10:10:62.5)，80℃抽真空30min，通氮气，升温至300℃，回流30min。移除热源，冷却至室温，然后加入适量的乙醇，6000r/min离心分离10min，取沉淀，然后加入适量的环己烷，使产物溶解，6000r/min再次离心分离10min，取上层液体，重复乙醇沉淀/环己烷分散的过程3次，最后将所制备的磁性纳米粒子直接用于下一步实验，或者分散在环己烷保存于样品瓶并放置于4℃的冰箱中。
由本发明实施例1所制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图片如图2a所示，高分辨透射电子显微镜(HTEM)图片如图2b所示。由本发明实施例1制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶的动态光散射(DLS)测水动力学粒径如图3所示。由本发明实施例1制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶的XRD表征见图4部分。由本发明实施例1制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶的磁性能表征见图9和10所示。
由图2a和2b可知，本发明所制备的纳米晶具有壳核结构，整个纳米晶呈现方形，且尺寸均一，核的尺寸平均约为2.3nm，壳层的厚度平均约为2.5nm。由图3可知，本发明所制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶具备良好的单分散性，水动力学粒径平均约为17nm。由图4可知，本发明所制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶所测得衍射峰与分别对应于纯FePt纳米颗粒和纯Fe3O4纳米颗粒的出峰位置。
实施例2、FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶的制备
将0.1mmol乙酰丙酮铂、0.3mmol 1,2-十六烷二醇和20mL 1-十八烯加入到150mL的三口瓶，1600rpm/min磁力搅拌混合均匀，40℃抽真空30min，通氮气，加入1.6mL油酸、1.7mL油胺和2mmol乙酰丙酮铁(乙酰丙酮铂：1,2-十六烷二醇：乙酰丙酮铁：油酸：油胺：1-十八烯比为1:3:20:50:50:312.5)，80℃抽真空30min，通氮气，升温至300℃，回流30min。移除热源，冷却至室温，然后加入适量的乙醇，6000r/min离心分离10min，取沉淀，然后加入适量的环己烷，使产物溶解，6000r/min再次离心分离10min，取上层液体，重复乙醇沉淀/环己烷分散的过程3次，最后将所制备的磁性纳米粒子直接用于下一步实验，或者分散在环己烷保存于样品瓶并放置于4℃的冰箱中。
由该实施例2所制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图片如图5a所示，高分辨透射电子显微镜(HTEM)图片如图5b所示。由实施例2制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶的XRD表征见图4部分。由实施例2制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶的磁性能表征见图10和11所示。
由图5a和5b可知，所制备的纳米晶具有壳核结构，整个纳米晶呈现方形，且尺寸均一，核的尺寸平均约为2.3nm，壳层的厚度平均约为6nm。由图4可知，所制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶所测得衍射峰与分别对应于纯FePt纳米颗粒和纯Fe3O4纳米颗粒的出峰位置。由图9可知，实施例1和2所制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶，在300K温度下，有着更高的饱和磁化强度；且核的尺寸一致，壳层越厚，饱和磁化强度越强。由图11可知，FePt跟Fe3O4复合之后，矫顽力比纯的FePt稍有降低。
实施例3、FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶的制备
将0.3mmol乙酰丙酮铂、0.9mmol 1，2-十六烷二醇和20mL 1-十六烯加入到150mL的三口瓶，1600rpm/min磁力搅拌混合均匀，40℃抽真空30min，通氮气，加入1.6mL油酸、1.7mL油胺和3mmol乙酰丙酮铁(乙酰丙酮铂：1,2-十六烷二醇：乙酰丙酮铁：油酸：油胺：1-十八烯比为1:3:10:16.7:16.7:104.2)，80℃抽真空30min，通氮气，升温至300℃，回流30min。移除热源，冷却至室温，然后加入适量的乙醇，6000r/min离心分离10min，取沉淀，然后加入适量的环己烷，使产物溶解，6000r/min再次离心分离10min，取上层液体，重复乙醇沉淀/环己烷分散的过程3次，最后将所制备的磁性纳米粒子直接用于下一步实验，或者分散在环己烷保存于样品瓶并放置于4℃的冰箱中。
由该实施例3所制备的FePt@Fe3O4双磁性壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图片如图6所示。
由图6可知，所制备的纳米晶具有壳核结构，整个纳米晶呈现球形，且尺寸均一，核的尺寸平均约为3nm，壳层的厚度平均约为2.5nm。
实施例4、FePt@Co3O4壳核结构纳米晶的制备
将0.5mmol乙酰丙酮铂、1.5mmol 1,2-十六烷二醇和20mL 1-十八烯加入到150mL的三口瓶，1600rpm/min磁力搅拌混合均匀，40℃抽真空30min，通氮气，加入1.6mL油酸、1.7mL油胺、0.5mmol乙酰丙酮铁和4mmol乙酰丙酮钴((乙酰丙酮铂：乙酰丙酮铁)：1,2-十六烷二醇：乙酰丙酮钴：油酸：油胺：1-十八烯比为(1：1):3:8:10:10:62.5)，80℃抽真空30min，通氮气，升温至300℃，回流30min。移除热源，冷却至室温，然后加入适量的乙醇，6000r/min离心分离10min，取沉淀，然后加入适量的环己烷，使产物溶解，6000r/min再次离心分离10min，取上层液体，重复乙醇沉淀/环己烷分散的过程3次，最后将所制备的磁性纳米粒子直接用于下一步实验，或者分散在环己烷保存于样品瓶并放置于4℃的冰箱中。
由该实施例4所制备的FePt@Co3O4双磁性壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图片如图7所示。
由图7可知，所制备的纳米晶具有壳核结构，整个纳米晶呈现球形，且尺寸均一。
实施例5、FePt@MnO壳核结构纳米晶的制备
将0.5mmol乙酰丙酮铂、1.5mmol 1,2-十六烷二醇和20mL 1-十八烯加入到150mL的三口瓶，1600rpm/min磁力搅拌混合均匀，40℃抽真空30min，通氮气，加入1.6mL油酸、1.7mL油胺、0.5mmol乙酰丙酮铁和4mmol乙酰丙酮锰((乙酰丙酮铂：乙酰丙酮铁)：1,2-十六烷二醇：乙酰丙酮锰：油酸：油胺：1-十八烯比为(1：1):3:8:10:10:62.5)，80℃抽真空30min，通氮气，升温至300℃，回流30min。移除热源，冷却至室温，然后加入适量的乙醇，6000r/min离心分离10min，取沉淀，然后加入适量的环己烷，使产物溶解，6000r/min再次离心分离10min，取上层液体，重复乙醇沉淀/环己烷分散的过程3次，最后将所制备的磁性纳米粒子直接用于下一步实验，或者分散在环己烷保存于样品瓶并放置于4℃的冰箱中。
由该实施例5所制备的FePt@MnO双磁性壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图片如图8所示。由该实施例5所制备的FePt@MnO双磁性壳核结构纳米晶的磁性能表征如图12和13所示。
由图8可知，所制备的纳米晶具有壳核结构，整个纳米晶呈不规则方形，且尺寸均一。由图12和13可知，FePt跟MnO复合成核壳结构后，磁性能发生很大改变，出现磁多相趋势。
实施例6、FePt@NiO壳核结构纳米晶的制备
将0.5mmol乙酰丙酮铂、1.5mmol 1,2-十六烷二醇和20mL 1-十八烯加入到150mL的三口瓶，1600rpm/min磁力搅拌混合均匀，40℃抽真空30min，通氮气，加入1.6mL油酸、1.7mL油胺、0.5mmol乙酰丙酮铁和4mmol乙酰丙酮镍((乙酰丙酮铂：乙酰丙酮铁)：1,2-十六烷二醇：乙酰丙酮镍：油酸：油胺：1-十八烯比为(1：1):3:8:10:10:62.5)，80℃抽真空30min，通氮气，升温至300℃，回流30min。移除热源，冷却至室温，然后加入适量的乙醇，6000r/min离心分离10min，取沉淀，然后加入适量的环己烷，使产物溶解，6000r/min再次离心分离10min，取上层液体，重复乙醇沉淀/环己烷分散的过程3次，最后将所制备的磁性纳米粒子直接用于下一步实验，或者分散在环己烷保存于样品瓶并放置于4℃的冰箱中。
由该实施例5所制备的FePt@NiO双磁性壳核结构纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图片如图9所示。
由图9可知，所制备的纳米晶具有壳核结构，整个纳米晶呈球形，且尺寸均一。

Claims (9)

1.一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶，其特征在于：它包括核区和壳层，所述壳层包覆所述核区；
组成所述核区的材料为金属合金；
组成所述壳层的材料为金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的纳米晶，其特征在于：所述核区的直径为2～4nm；
所述壳层的厚度为0.5～7nm；
所述纳米晶的粒径为1～100nm。
3.根据权利要求1或2所述的纳米晶，其特征在于：所述金属合金选自铂化铁合金或铂化钴合金；
所述金属氧化物选自铁氧化物、锰氧化物、镍氧化物和钴氧化物中的至少一种。
4.根据权利要求1-3所述的纳米晶，其特征在于：所述纳米晶为FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶、FePt@Co3O4壳核结构纳米晶、FePt@MnO壳核结构纳米晶或FePt@NiO壳核结构纳米晶；
所述FePt@Fe3O4壳核结构纳米晶中，组成所述核区的材料为铂化铁合金，组成所述壳层的材料为四氧化三铁；
所述FePt@Co3O4壳核结构纳米晶，组成所述核区的材料为铂化铁合金，组成所述壳层的材料为四氧化三钴；
所述FePt@MnO壳核结构纳米晶，组成所述核区的材料为铂化铁合金，组成所述壳层的材料为一氧化锰；
所述FePt@NiO壳核结构纳米晶，组成所述核区的材料为铂化铁合金，组成所述壳层的材料为一氧化镍。
5.权利要求1-4中任一项所述的纳米晶的制备方法，包括如下步骤：在同一反应容器中，惰性气氛保护下，将所述金属合金的前驱体和所述金属氧化物的前驱体混合，采用油相高温热分解法反应，即得到所述金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述金属合金的前驱体为乙酰丙酮铂或乙酰丙酮铂和乙酰丙酮铁的混合物；
所述金属氧化物的前驱体选自乙酰丙酮铁、油酸铁或羰基铁、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮锰和乙酰丙酮镍中的至少一种；
所述惰性气氛包括氮气氛和/或氩气氛；
所述油相高温热分解法反应的时间为30min～2h，温度为265～320℃。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：所述油相包括稳定剂、还原剂和溶剂；
所述稳定剂为油胺和所述化合物1；所述还原剂为1,2-十六烷二醇；所述溶剂为十八烯、十六烯、二苄醚、角鲨烷和三正辛胺中的至少一种；
所述化合物1为油酸、癸酸、油酸钠和油酸钾中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述金属合金的前驱体与所述还原剂、所述金属氧化物的前驱体、所述化合物1、所述油胺及所述溶剂的摩尔比为1：(1～20)：(2～50)：(2～50)：(2～50)：(30～320)或2：(1～20)：(2～50)：(2～50)：(2～50)：(30～320)。
9.权利要求1-4中任一项所述的纳米晶在下述1)-4)中的至少一种中的应用：
1)制备磁记录存储材料；
2)细胞磁成像以及细菌检测；
3)制备超低场磁探针；
4)制备核磁共振磁成像的造影剂。
CN201810627574.XA 2018-06-19 2018-06-19 一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶及其制备方法与应用 Active CN108705078B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810627574.XA CN108705078B (zh) 2018-06-19 2018-06-19 一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810627574.XA CN108705078B (zh) 2018-06-19 2018-06-19 一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108705078A true CN108705078A (zh) 2018-10-26
CN108705078B CN108705078B (zh) 2019-12-13

Family

ID=63871846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810627574.XA Active CN108705078B (zh) 2018-06-19 2018-06-19 一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108705078B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109455775A (zh) * 2018-11-27 2019-03-12 中南大学 一种纳米氧化镍的制备方法
CN110394443A (zh) * 2019-07-03 2019-11-01 南昌大学 一种用于处理染料废水的零价纳米铁镍粉体及其制备方法
CN112893834A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 东北大学 L10-FePt@PtBi2/Bi核壳结构纳米颗粒及其一步合成方法
CN114344489A (zh) * 2022-01-05 2022-04-15 中国科学院化学研究所 一种多模态FePt@Fe3O4纳米造影剂及其制备方法和应用
CN115255360A (zh) * 2022-07-20 2022-11-01 中国科学院化学研究所 一种高性能FePt@Fe壳核结构磁性纳米晶及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101775280A (zh) * 2010-01-22 2010-07-14 上海师范大学 一种水溶性核壳磁光双功能纳米粒子及其制备方法
CN102896312A (zh) * 2012-11-02 2013-01-30 厦门大学 一种核壳结构的金属/铁氧化物纳米材料及其制备方法
JP2013546162A (ja) * 2010-09-29 2013-12-26 清華大学 複合軟磁性粉末、複合軟磁性粉末コアおよびそれらの製造方法
CN105234427A (zh) * 2015-11-04 2016-01-13 中国科学院上海高等研究院 铂合金纳米核壳立方体及其制备方法
CN105855539A (zh) * 2016-04-13 2016-08-17 安徽大学 一种用于光催化领域的CoFe2芯CoFe2O4壳层纳米结构的构筑方法
CN106501553A (zh) * 2016-12-08 2017-03-15 中国科学院化学研究所 一种超低场纳米磁探针及其制备方法与应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101775280A (zh) * 2010-01-22 2010-07-14 上海师范大学 一种水溶性核壳磁光双功能纳米粒子及其制备方法
JP2013546162A (ja) * 2010-09-29 2013-12-26 清華大学 複合軟磁性粉末、複合軟磁性粉末コアおよびそれらの製造方法
CN102896312A (zh) * 2012-11-02 2013-01-30 厦门大学 一种核壳结构的金属/铁氧化物纳米材料及其制备方法
CN105234427A (zh) * 2015-11-04 2016-01-13 中国科学院上海高等研究院 铂合金纳米核壳立方体及其制备方法
CN105855539A (zh) * 2016-04-13 2016-08-17 安徽大学 一种用于光催化领域的CoFe2芯CoFe2O4壳层纳米结构的构筑方法
CN106501553A (zh) * 2016-12-08 2017-03-15 中国科学院化学研究所 一种超低场纳米磁探针及其制备方法与应用

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109455775A (zh) * 2018-11-27 2019-03-12 中南大学 一种纳米氧化镍的制备方法
CN109455775B (zh) * 2018-11-27 2021-03-26 中南大学 一种纳米氧化镍的制备方法
CN110394443A (zh) * 2019-07-03 2019-11-01 南昌大学 一种用于处理染料废水的零价纳米铁镍粉体及其制备方法
CN112893834A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 东北大学 L10-FePt@PtBi2/Bi核壳结构纳米颗粒及其一步合成方法
CN114344489A (zh) * 2022-01-05 2022-04-15 中国科学院化学研究所 一种多模态FePt@Fe3O4纳米造影剂及其制备方法和应用
CN115255360A (zh) * 2022-07-20 2022-11-01 中国科学院化学研究所 一种高性能FePt@Fe壳核结构磁性纳米晶及其制备方法
CN115255360B (zh) * 2022-07-20 2024-01-16 中国科学院化学研究所 一种高性能FePt@Fe壳核结构磁性纳米晶及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108705078B (zh) 2019-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108705078A (zh) 一种金属合金-金属氧化物双磁性壳核结构纳米晶及其制备方法与应用
Hütten et al. New magnetic nanoparticles for biotechnology
Willard et al. Chemically prepared magnetic nanoparticles
Wu et al. Magnetic field-assisted hydrothermal growth of chain-like nanostructure of magnetite
Zhang et al. Synthesis and magnetic properties of nickel nanocrystals
Teunissen et al. Magnetic catalyst bodies
Chen et al. Synthesis of iron–nickel nanoparticles via a nonaqueous organometallic route
EP1661646B1 (en) Aggregate of magnetic alloy particles
Becknell et al. Synthesis of PtCo3 polyhedral nanoparticles and evolution to Pt3Co nanoframes
Gandha et al. Coherent magnetization reversal and high magnetic coercivity in Co nanowire assemblies
Wu et al. Magnetic field-assisted solvothermal assembly of one-dimensional nanostructures of Ni–Co alloy nanoparticles
Lu et al. Monodisperse magnetic metallic nanoparticles: synthesis, performance enhancement, and advanced applications
Barker et al. Ripening during magnetite nanoparticle synthesis: Resulting interfacial defects and magnetic properties
Zhang et al. Structural, morphological, and magnetic study of nanocrystalline cobalt–nickel–copper particles
US20060140868A1 (en) Method of preparation of biomagnetic nanoparticles coated with a noble metal layer
CN107564643B (zh) 一种纳米颗粒基各向异性双相复合磁体及制备方法
Nandwana et al. Bimagnetic nanoparticles with enhanced exchange coupling and energy products
Estrader et al. Organometallic synthesis of magnetic metal nanoparticles
Shaoqiang et al. The influence of grain size on the magnetic properties of Fe 3 O 4 nanocrystals synthesized by solvothermal method
CN104096836B (zh) 一种石墨烯包覆磁性纳米镍粒子及其制备方法
Biausque et al. One-pot synthesis of size-and composition-controlled Ni-Rich NiPt alloy nanoparticles in a reverse microemulsion system and their application
Kotoulas et al. The role of synthetic parameters in the magnetic behavior of relative large hcp Ni nanoparticles
Doan et al. Directing oxidation of cobalt nanoparticles with the capping ligand
Hai et al. Phase transformation of FeO/Fe3O4 core/shell nanocubes and facile synthesis of Fe3O4 nanocubes
Wang et al. Size-controlled synthesis, microstructure and magnetic properties of Ni nanoparticles

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant