CN108806960B - 一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法 - Google Patents

一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法 Download PDF

Info

Publication number
CN108806960B
CN108806960B CN201810371503.8A CN201810371503A CN108806960B CN 108806960 B CN108806960 B CN 108806960B CN 201810371503 A CN201810371503 A CN 201810371503A CN 108806960 B CN108806960 B CN 108806960B
Authority
CN
China
Prior art keywords
particles
solution
acac
hexane
stirring
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.)
Active
Application number
CN201810371503.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108806960A (zh
Inventor
关维
尤俊华
郭耀祖
曲迎东
苏睿明
李荣德
周继凤
于酋慈
蔡宗岳
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.)
Shenyang University of Technology
Original Assignee
Shenyang University of Technology
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 Shenyang University of Technology filed Critical Shenyang University of Technology
Priority to CN201810371503.8A priority Critical patent/CN108806960B/zh
Publication of CN108806960A publication Critical patent/CN108806960A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108806960B publication Critical patent/CN108806960B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • 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
    • 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
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Cosmetics (AREA)

Abstract

一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法，首先通过Nd(acac)3、Fe(acac)3、(C2H5)3NBH3或H3BO3制备Nd‑Fe‑B中间体，中间体含有H5Nd2、Fe、B2H6和Fe2B等化合物。然后将中间体密封于石英玻璃管内，在≥450℃的条件下，通过化合反应制备出Nd‑Fe‑B纳米粒子。最后将其密封在含有分散剂的正己烷溶液中保存。通过实验方法证实，该方法能够制备出分散均匀的Nd‑Fe‑B纳米粒子，其粒径在5至200nm；该粒子是以Nd2Fe14B为主相的Nd‑Fe‑B纳米粒子，磁性能约5000Oe。

Description

一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法
技术领域
本发明属于稀土永磁制粉领域，特别是提供了一种制备稀土永磁 Nd-Fe-B超细粉的液相化合方法。
背景技术
随着社会的不断发展，能源的高效利用逐渐成为了全人类的共识，新能源技术的开发和利用也是当今世界各个国家重点投入的领域。而传统动力方向向着电动方向的转变，成为了能源开发首当其冲的重点，同时伴随着智能化逐渐进入当前社会，信息的储存和处理成为了该时代所面临的棘手问题，对储存原件的性能提出了更高的要求，因此，这使得磁性材料对性能的要求也更加苛刻。
稀土永磁材料是稀土金属和过渡族金属形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料，它是二十世纪六十年代以来发现的。RE-Fe-B系永磁体，又称为铁基系稀土永磁材料，是目前研究和应用最广泛的永磁体。Nd-Fe-B磁体因具有较高的矫顽力，在世界范围内引起了广泛关注，特别是Nd2Fe14B具有极高的各向异性能，现今为止磁能积 (BH)max最大的一种磁体，号称“磁王”，已被广泛应用于发电机、电动机、电气设备以及信息化产品中。
虽然Nd-Fe-B具有较好的磁性能，但是目前Nd-Fe-B磁体的制备大多以物理方法为主，物理方法制备磁体的过程中，存在制备粉料颗粒粒度分布较宽、晶粒尺寸较大、形状不均一等缺点，导致Nd-Fe-B 磁体的磁性能严重下降，同时存在制备工艺复杂、周期较长、成本较高的特点，所以寻求一种新的制备方法是当前Nd-Fe-B磁体研究领域的重点。
发明内容
发明目的：
针对上述问题，本发明采用一种全新的液相化合法制备稀土永磁超细粉，其目的是解决以往所存在的问题；通过调节前驱物质的比例来控制磁粉的化学成分；通过调节前驱物质的浓度来控制中间体晶粒的大小；通过控制化合温度和时间，控制Nd-Fe-B晶粒的尺寸和性能，有效解决了物理法制备Nd-Fe-B磁性纳米粒子的缺点。
技术方案：
具体实施按如下步骤进行：
(1)反应装置选择带有蓬头式筛孔状进气管和冷凝管的三颈烧瓶，将容器清洗并干燥，待抽真空后通入流动的氢氩混合气体(氢气含量≥5％)或纯氢气，加入50mL至1000mL油胺溶液，使喇叭式进口端浸没于液体中，设置温度110℃至130℃，搅拌20分钟至60分钟。然后将Nd(acac)3，Fe(acac)3按照一定的比例称量(NdxFey,1≤y/x≤7)，并将其搅拌溶解于油胺溶液中。
(2)将上述溶液加热至120℃至150℃，并保温搅拌一定时间(≥60 分钟),使溶液中的水充分去除。连接冷凝管，然后将其与Nd(acac)3摩尔比为2:(1～2)的硼源快速注入上述溶液中，设定温度为300℃至380℃，保温搅拌1小时至3小时，然后将溶液冷却至室温(15℃-40℃)，可得到带有黑色粒子的中间体混合溶液。
(3)将上述溶液密封在充满高纯氩气或真空度≤20Pa的石英管中，并置于真空管式炉内，以5℃/min至15℃/min的升温速率，将温度升至450℃至750℃，保温2小时至8小时，然后冷却至室温，既可得到充满灰黑色颗粒的液体。
(4)配制乙醇、正己烷(V乙醇/V正己烷＝2:1)混合溶液，将其与充满灰黑色颗粒液体按体积比为4∶1的比例混合，在9000r/min至12000r/min 的离心速度下，离心10分钟至20分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液离心，反复离心多次，可得到灰色颗粒。然后将离心后的灰色颗粒封存在含有10ml正己烷与20μL分散剂的混合溶液中，该粒子便是通过液相化合法制备出的Nd-Fe-B纳米粒子。
优点效果：
一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法，本发明的化学反应原理为：
Nd(acac)3、Fe(acac)3在温度高于320℃时，会发生热分解反应，分解后的产物又会与(C2H5)3NBH3发生杂化反应，形成一种含有 Nd、Fe、B元素的Nd-Fe-B有机杂化物，同时会有少量的Fe3O4颗粒。本发明通过通入氢氩混合气体或纯氢气，利用氢气的还原性和Nd3+的高电位性，有效抑制Nd-Fe-B有机杂化产物和Fe3O4的形成，使 Nd3+优先与H2反应，形成H5Nd2、Fe、B2H6和Fe2B化合物。在高纯氩或真空环境下，温度高于450℃时，上述物质会在溶液中发生化合反应，具体如公式(1)和公式(2)所示。因为在液体中产生化合反应，所以粒子尺寸较小，分布均匀，因此需要在含有分散剂的有机溶液中储存。受密封石英管环境氛围的影响，磁性能有稍微差异。当环境氛围为真空时，产生的氢气能及时从液体中排除，故磁性能较好，当环境氛围为高纯氩时，由于产生的氢气无法及时从液体中排除，会吸附在Nd2Fe14B纳米颗粒上，随着时间的延长，该部分氢气与Nd2Fe14B 纳米颗粒的外层发生反应，形成Nd2Fe14BHx(1≤x≤5)，使颗粒磁性能略有降低，具体如公式(3)所示。
2H5Nd2+56Fe+2B2H6＝4Nd2Fe14B+11H2………………(1)
2H5Nd2+48Fe+4Fe2B＝4Nd2Fe14B+5H2…………………(2)
Figure BDA0001638606020000041
综上，在液相中利用化合反应制备钕铁硼磁性纳米粒子的方法。首先通过Nd(acac)3、Fe(acac)3、(C2H5)3NBH3或H3BO3制备Nd-Fe-B 中间体，中间体含有H5Nd2、Fe、B2H6和Fe2B等化合物。然后将中间体密封于石英玻璃管内，在≥450℃的条件下，通过化合反应制备出 Nd-Fe-B纳米粒子。最后将其密封在含有分散剂的正己烷溶液中保存。通过实验方法证实，该方法能够制备出分散均匀的Nd-Fe-B纳米粒子，其粒径在5至200nm；该粒子是以Nd2Fe14B为主相的Nd-Fe-B纳米粒子，磁性能约5000Oe。
附图说明
图1.反应装置示意图；其中(a).反应装置示意图(b)进气端口设计示意图；
(1-进气口，2-冷凝管，3-三颈烧瓶，4-蓬头式筛孔状进气端，5-搅拌磁子)
图2.液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒的TEM图；
图3.液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒粒度分布图；
图4.液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒的XRD衍射图谱；(JCPDF# 39-0473，Nd2Fe14B标准衍射卡)；
图5.液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米粒子的SEM能谱图；图5中(a)Nd-Fe-B纳米粒子STEM扫描图；(002)002点STEM能谱图；
图6.液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒的VSM图。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明做进一步详细描述，
一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法，该法包括如下步骤：
(1)、将带有冷凝装置的容器抽真空后，通入流动的氢氩混合气体或纯氢气，气体进口端采用喇叭式筛孔状端口设计，将50mL至 1000mL油胺溶液加入其中，直至筛孔状端口浸没；用磁力搅拌加热装置在110℃至130℃下，搅拌20分钟至60分钟，然后将Nd(acac)3，Fe(acac)3按照一定的比例搅拌溶解于油胺溶液中，形成待处理溶液；
(2)、将上述待处理溶液加热至120℃至150℃，并保温搅拌≥60 分钟，直至使溶液中的水充分去除；然后连接冷凝管并将一定量的硼源快速注入该溶液，设定温度300℃至380℃，保温搅拌1小时至3 小时，随后将溶液冷却至室温(15℃至40℃)，可得到带有黑色粒子的中间体溶液；
(3)、将上述溶液密封在充满高纯氩气或者真空度≤20Pa的石英管中，并将其放置于真空管式炉内，以5℃/min至15℃/min的升温速率，将温度升至450℃至750℃，保温2小时至8小时，冷却至室温，可得到充满灰黑色颗粒的液体，该颗粒便是制备的Nd-Fe-B纳米粒子；
(4)、配置乙醇、正己烷混合溶液，V乙醇/V正己烷＝2:1；将其与上述含有Nd-Fe-B纳米粒子的液体按体积比为4：1的比例混合，在 9000r/min至12000r/min的离心速度下，离心10分钟至20分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液，反复离心多次，可得到灰色颗粒；然后将离心得到的灰色颗粒封存在含有20μL分散剂与 10mL正己烷的混合溶液中，该粒子便是通过液相化合法制备的 Nd-Fe-B纳米粒子。
步骤(1)中所述的容器中通入氢氩混合气或纯氢气，其中氢氩混合气中氢气含量≥5％。
步骤(1)中所述的容器进气口采用喇叭式筛孔状端口设计，其主要作用是将通入的气体均匀分散，使其能够更充分的与液体接触，其主要目的是让Nd元素的氢化反应进行的更加充分。
步骤(1)中所述的Nd(acac)3，Fe(acac)3的比例为NdxFey,(1≤y/x≤7)。
步骤(2)中所述的硼源为含有B元素的无机化合物、有机化合物或有机络合物，且所添加的比例为NdxBz，(1≤x/z≤2)。
步骤(3)中所述的密封反应装置为充满高纯氩气(≥99.999％) 的氛围保护或真空度≤20Pa的真空条件保护。
步骤(4)中所述的分散剂为油胺、油酸或甲基戊醇有机分散剂。表1.Nd-Fe-B纳米粒子SEM能谱原子百分比；
Figure BDA0001638606020000061
Figure BDA0001638606020000071
实施例1
反应装置选择容积为250mL，带有蓬头式筛孔状进气管和冷凝管的三颈烧瓶，清洗干燥后放置于磁力搅拌加热器上，抽真空后通入含有5％氢气的氢氩混合气体，并加入50mL油胺溶液，浸没筛孔状进气端，在120℃下搅拌30分钟。然后将1.5mmolNd(acac)3和7.7mmolFe(acac)3加入三颈烧瓶中，持续搅拌60分钟后，连接冷凝管，并快速注入1mmol(C2H5)3NBH3，设定温度为330℃，搅拌保温2小时后冷却至室温，可得到含有黑色粒子的溶液。然后将该溶液密封在真空度≤20Pa的石英管中，并将其放入真空管式炉内，以5℃/min的升温速率，升温至450℃，保温2小时后随炉冷却，可得到含有灰黑色颗粒的溶液。然后将其与配置好的乙醇、正己烷混合溶液以体积比为4:1的比例混合均匀，在9000r/min的离心速度下，离心10分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液，反复离心多次，可得到灰色颗粒，将其封存在含有正己烷与油胺的混合溶液中，该粒子便是液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒。该粒子通过JEOL JEM-2100型场发射透射电子显微镜检测，发现粒子分布均匀，粒径约10nm；经日本岛津XRD-7000型X射线衍射仪检测知该粒子是以 Nd2Fe14B为主相的Nd-Fe-B纳米粒子；该样品通过EZ9VSM多功能振动样品磁强计(VSM)检测矫顽力为4475.26Oe。
实施例2
反应装置选择容积为250mL，带有蓬头式筛孔状进气管和冷凝管的三颈烧瓶，清洗干燥后放置于磁力搅拌加热器上，抽真空后通入含有5％氢气的氢氩混合气体，并加入100mL油胺溶液，浸没筛孔状进气口，在130℃下搅拌30分钟。然后将2.5mmolNd(acac)3和7.5mmolFe(acac)3加入三颈烧瓶中，持续搅拌60分钟。连接冷凝管并快速注入2mmol的(C2H5)3NBH3，设定温度为350℃，搅拌保温2小时后冷却至室温，可得到含有黑色粒子的溶液。然后将该溶液密封在充满高纯氩气体的石英管中，并将其放入真空管式炉内，以5℃/min 的升温速率，升温至550℃，保温2小时后随炉冷却，可得到含有灰黑色颗粒的溶液。然后将其与配置好的乙醇、正己烷混合溶液以体积比为4:1的比例混合均匀，在9000r/min的离心速度下，离心10分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液，反复离心多次。可得到灰色颗粒，将其封存在含有正己烷与油胺的混合溶液中，该粒子便是液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒。该粒子通过JEOL JEM-2100型场发射透射电子显微镜检测，发现粒子分布均匀，粒径正态分布曲线如图3所示，粒径约15nm，粒径分布宽度在5-30nm；经日本岛津XRD-7000型X射线衍射仪检测知该粒子是以Nd2Fe14B 为主相的Nd-Fe-B纳米粒子；该样品通过EZ9VSM多功能振动样品磁强计(VSM)检测矫顽力为2347.51Oe。
实施例3
反应装置选择容积为250mL,带有蓬头式筛孔状进气管和冷凝管的三颈烧瓶，清洗干燥后放置于磁力搅拌加热器上，抽真空后通入含有5％氢气的氢氩混合气体，并加入100mL的油胺溶液，浸没筛孔状进气口，在130℃下搅拌30分钟。然后将3.5mmolNd(acac)3和5.5mmolFe(acac)3加入三颈烧瓶中，在150℃下持续搅拌120分钟，连接冷凝管并快速注入2.5mmol的(C2H5)3NBH3，设定温度为360℃，保温3小时后冷却至室温，可得到含有黑色粒子的溶液。然后将该溶液密封在真空度≤20Pa石英管中，并将其放入真空管式炉内，以10℃ /min的升温速率，升温至650℃保温2小时后随炉冷却，可得到含有灰黑色颗粒的溶液。然后将其与配置好的乙醇、正己烷混合溶液以体积比为4:1的比例混合均匀，在9000r/min的离心速度下，离心10分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液，反复离心多次，可得到灰色颗粒。将其封存在含有正己烷与油胺的混合溶液中，该粒子便是液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒。该粒子通过JEOL JEM-2100型场发射透射电子显微镜检测，发现粒子分布均匀，粒径约35nm，粒径分布宽度在15-80nm；经日本岛津XRD-7000型X射线衍射仪检测(XRD)如图4所示，由图可知该粒子是以Nd2Fe14B 为主相的Nd-Fe-B纳米粒子；该样品通过EZ9VSM多功能振动样品磁强计(VSM)检测矫顽力为4650.32Oe。
实施例4
反应装置选择容积为250mL，带有蓬头式筛孔状进气管和冷凝管的三颈烧瓶，清洗干燥后放置于磁力搅拌加热器上，抽真空后通入含有5％氢气的氢氩混合气体，并加入50mL油胺溶液，浸没筛孔状进气口，在120℃下搅拌60分钟。然后将1.5mmolNd(acac)3和7.5mmolFe(acac)3加入三颈烧瓶中，在150℃下持续搅拌60分钟，然连接冷凝管并快速注入2.0mmol的H3BO3溶液，设定温度为330℃，保温3小时后冷却至室温，可得到含有黑色粒子的溶液。然后将该液体密封在充满高纯氩气体的石英管中，并将其放入真空管式炉内，以 10℃/min的升温速率，升温至450℃，保温4小时后随炉冷却。可得到含有灰黑色颗粒的溶液。然后将其与配置好的乙醇、正己烷混合溶液以体积比为4:1的比例混合均匀，在9000r/min的离心速度下，离心10分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液，反复离心多次，可得到灰色颗粒，将其封存在含有正己烷与油胺的混合溶液中，该粒子便是液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒。该粒子通过 JEOLJEM-2100型场发射透射电子显微镜检测，所得到的粒子分布均匀，粒径分布宽度在5-25nm；经日本岛津XRD-7000型X射线衍射仪检测(XRD)，由图可知该粒子是以Nd2Fe14B为主相的Nd-Fe-B纳米粒子；该样品通过EZ9VSM多功能振动样品磁强计(VSM)检测矫顽力为1750.44Oe。
实施例5
反应装置选择带容积为250mL，带有蓬头式筛孔状进气管和冷凝管的三颈烧瓶，清洗干燥后放置于磁力搅拌加热器上，抽真空后通入含有5％氢气的氢氩混合气体，并加入100mL的油胺溶液，浸没筛孔状进气口，在130℃下搅拌30分钟。然后将3.5mmolNd(acac)3和5.5mmolFe(acac)3加入三颈烧瓶中，持续搅拌60分钟，连接冷凝管并快速注入3.0mmol的H3BO3溶液，设定温度为350℃，保温3小时后冷却至室温，可得到含有黑色粒子的溶液。然后将该液体密封在真空度≤20Pa的石英管中，并将其放入真空管式炉内，以10℃/min的升温速率，升温至550℃，保温4小时后随炉冷却，可得到含有灰黑色颗粒的溶液。然后将其与配置好的乙醇、正己烷混合溶液以体积比为 4:1的比例混合均匀，在9000r/min的离心速度下，离心10分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液，反复离心多次，可得到灰色颗粒，将其封存在含有正己烷与油胺的混合溶液中，该粒子便是液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒。该粒子通过JEOLJEM-2100 型场发射透射电子显微镜检测(TEM)，所得到的粒子分布均匀，粒径分布宽度在10-120nm；经日本岛津XRD-7000型X射线衍射仪检测(XRD)，由图可知该粒子是以Nd2Fe14B为主相的Nd-Fe-B纳米粒子；该样品通过EZ9VSM多功能振动样品磁强计(VSM)检测矫顽力为3554.12Oe；经过JEOL JEM-2100型场发射透射电子显微镜附带的X射线能谱仪检测(STEM)可知Nd、Fe原子百分比为3.54％， 21.52％，因为样品保存在分散剂中，所以Nd-Fe-B纳米颗粒中存在着微量的有机物，同时B原子和C元素质量较轻，扫描检测时产生了互相干扰，使B的原子百分比略微偏高，具体如图5和表1所示。
实施例6
反应装置选择容积为250mL，带有蓬头式筛孔状进气管和冷凝管的三颈烧瓶，清洗干燥后放置于磁力搅拌加热器上，抽真空后通入含有5％氢气的氢氩混合气体，并注入100mL油胺溶液，浸没筛孔状进气口，在130℃下搅拌30分钟。然后将4.5mmolNd(acac)3和5.5mmolFe(acac)3加入三颈烧瓶中，持续搅拌60分钟，连接冷凝管并快速注入3.5mmolH3BO3溶液，设定温度为350℃，保温3小时后冷却至室温，可得到含有黑色粒子的溶液。然后将该溶液密封在真空度≤20Pa的石英管中，并将其放入真空管式炉内，以10℃/min的升温速率，升温至650℃，保温4小时后随炉冷却，可得到含有灰黑色颗粒的溶液。然后将其与配置好的乙醇、正己烷混合溶液以体积比为4:1 的比例混合均匀，在9000r/min的离心速度下，离心10分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液，反复离心多次，可得到灰色颗粒，将其封存在含有正己烷与油胺的混合溶液中，该粒子便是液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒。该粒子通过JEOL JEM-2100 型场发射透射电子显微镜检测(TEM)，所得到的粒子分布均匀，粒径分布宽度在50-200nm；经日本岛津XRD-7000型X射线衍射仪检测(XRD)，由图可知该粒子是以Nd2Fe14B为主相的Nd-Fe-B粒子；该样品通过EZ9VSM多功能振动样品磁强计(VSM)检测，如图6 所示，矫顽力约为5054.29Oe。
实施例7
反应装置选择容积为250mL,带有蓬头式筛孔状进气管和冷凝管的三颈烧瓶，清洗干燥后放置于磁力搅拌加热器上，抽真空后通入含有5％氢气的氢氩混合气体，并加入200mL的油胺溶液，浸没筛孔状进气口，在110℃下搅拌50分钟。然后将5.5mmolNd(acac)3和5.5mmolFe(acac)3加入三颈烧瓶中，在120℃下持续保温搅拌70分钟使溶液中水分去除，连接冷凝管并快速注入2.5mmol的(C2H5)3NBH3，设定温度为300℃，保温3小时后冷却至室温，可得到含有黑色粒子的溶液。然后将该溶液密封在真空度≤20Pa石英管中，并将其放入真空管式炉内，以15℃/min的升温速率，升温至750℃保温5小时后随炉冷却，可得到含有灰黑色颗粒的溶液。然后将其与配置好的乙醇、正己烷V乙醇/V正己烷＝2:1，混合溶液以体积比为4:1的比例混合均匀，在12000r/min的离心速度下，离心20分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液，反复离心多次，可得到灰色颗粒。将其封存在含有正己烷与油胺的混合溶液中(20μL分散剂与10mL正己烷)，该粒子便是液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒。该粒子通过JEOL JEM-2100型场发射透射电子显微镜检测，发现粒子分布均匀，粒径约33nm，粒径分布宽度在16-80nm；经日本岛津XRD-7000型X射线衍射仪检测(XRD)，该粒子是以Nd2Fe14B为主相的Nd-Fe-B纳米粒子；该样品通过EZ9VSM多功能振动样品磁强计(VSM)检测矫顽力为4645.32Oe。
实施例8
反应装置选择容积为250mL,带有蓬头式筛孔状进气管和冷凝管的三颈烧瓶，清洗干燥后放置于磁力搅拌加热器上，抽真空后通入含有15％氢气的氢氩混合气体，并加入100mL的油胺溶液，浸没筛孔状进气口，在130℃下搅拌20分钟。然后将1.1mmolNd(acac)3和7.7mmolFe(acac)3加入三颈烧瓶中，在120℃下持续保温搅拌70分钟使溶液中水分去除，连接冷凝管并快速注入1.1mmol的(C2H5)3NBH3，设定温度为380℃，保温1小时后冷却至室温，可得到含有黑色粒子的溶液。然后将该溶液密封在真空度≤20Pa石英管中，并将其放入真空管式炉内，以15℃/min的升温速率，升温至600℃保温8小时后随炉冷却，可得到含有灰黑色颗粒的溶液。然后将其与配置好的乙醇、正己烷V乙醇/V正己烷＝2:1，混合溶液以体积比为4:1的比例混合均匀，在10000r/min的离心速度下，离心15分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液，反复离心多次，可得到灰色颗粒。将其封存在含有正己烷与油胺的混合溶液中(20μL分散剂与10mL正己烷)，该粒子便是液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米颗粒。该粒子通过JEOL JEM-2100型场发射透射电子显微镜检测，发现粒子分布均匀，粒径约13nm，粒径分布宽度在5-30nm；经日本岛津XRD-7000型X射线衍射仪检测知该粒子是以Nd2Fe14B为主相的Nd-Fe-B纳米粒子；该样品通过EZ9VSM多功能振动样品磁强计(VSM)检测矫顽力为2351.53Oe。
实施例9
反应装置选择容积为250mL,带有蓬头式筛孔状进气管和冷凝管的三颈烧瓶，清洗干燥后放置于磁力搅拌加热器上，抽真空后通入含有15％氢气的氢氩混合气体，并加入100mL的油胺溶液，浸没筛孔状进气口，在130℃下搅拌20分钟。然后将2.2mmolNd(acac)3和5.5mmolFe(acac)3加入三颈烧瓶中，在120℃下持续保温搅拌70分钟使溶液中水分去除，连接冷凝管并快速注入1.1mmol的(C2H5)3NBH3，设定温度为350℃，保温2小时后冷却至室温，可得到含有黑色粒子的溶液。然后将该溶液密封在真空度≤20Pa石英管中，并将其放入真空管式炉内，以10℃/min的升温速率，升温至500℃保温6小时后随炉冷却，可得到含有灰黑色颗粒的溶液。然后将其与配置好的乙醇、正己烷V乙醇/V正己烷＝2:1，混合溶液以体积比为4:1的比例混合均匀，在9500r/min的离心速度下，离心18分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液，反复离心多次，可得到灰色颗粒。该粒子通过JEOL JEM-2100型场发射透射电子显微镜检测(TEM)，所得到的粒子分布均匀，粒径分布宽度在55-200nm；经日本岛津XRD-7000 型X射线衍射仪检测(XRD)，该粒子是以Nd2Fe14B为主相的Nd-Fe-B 粒子；该样品通过EZ9VSM多功能振动样品磁强计(VSM)检测，矫顽力约为5039.18Oe。
综上，通过该方法制备的纳米粒子能有效解决物理方法制备存在的破碎颗粒形状不规则、粒径较大、粒度分布较宽等诸多缺陷，并能较好的应用于电机、风力发电、新能源汽车、磁记录等诸多领域。

Claims (4)

1.一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法，其特征在于：该法包括如下步骤：
(1)、将带有冷凝装置的容器抽真空后，通入流动的氢氩混合气体或纯氢气，气体进口端采用喇叭式筛孔状端口设计，将50mL至1000mL油胺溶液加入其中，直至筛孔状端口浸没；用磁力搅拌加热装置在110℃至130℃下，搅拌20分钟至60分钟，然后将Nd(acac)3，Fe(acac)3按照一定的比例搅拌溶解于油胺溶液中，形成待处理溶液；
(2)、将上述待处理溶液加热至120℃至150℃，并保温搅拌≥60分钟，直至使溶液中的水充分去除；然后连接冷凝管并将一定量的硼源快速注入该溶液，设定温度300℃至380℃，保温搅拌1小时至3小时，随后将溶液冷却至室温，得到带有黑色粒子的中间体溶液；
(3)、将上述溶液密封在充满高纯氩气或者真空度≤20Pa的石英管中，并将其放置于真空管式炉内，以5℃/min至15℃/min的升温速率，将温度升至450℃至750℃，保温2小时至8小时，冷却至室温，得到充满灰黑色颗粒的液体，该颗粒便是制备的Nd-Fe-B纳米粒子；
(4)、配置乙醇、正己烷混合溶液，V乙醇/V正己烷＝2:1；将其与含有上述Nd-Fe-B纳米粒子的液体按体积比为4：1的比例混合，在9000r/min至12000r/min的离心速度下，离心10分钟至20分钟，倒出上层液体，继续加入乙醇、正己烷混合溶液，反复离心多次，得到灰色颗粒；然后将离心得到的灰色颗粒封存在含有20μL分散剂与10mL正己烷的混合溶液中，该粒子便是通过液相化合法制备的Nd-Fe-B纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法，其特征在于：步骤(1)中所述的Nd(acac)3，Fe(acac)3的比例为NdxFey，1≤y/x≤7。
3.根据权利要求1所述的一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法，其特征在于：步骤(2)中所述的硼源为含有B元素的无机化合物或有机化合物，且所添加的Nd(acac)3和B源的比例为NdxBz，1≤x/z≤2。
4.根据权利要求1所述的一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法，其特征在于：步骤(4)中所述的分散剂为油胺、油酸或甲基戊醇有机分散剂。
CN201810371503.8A 2018-04-24 2018-04-24 一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法 Active CN108806960B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810371503.8A CN108806960B (zh) 2018-04-24 2018-04-24 一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810371503.8A CN108806960B (zh) 2018-04-24 2018-04-24 一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108806960A CN108806960A (zh) 2018-11-13
CN108806960B true CN108806960B (zh) 2020-07-17

Family

ID=64093793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810371503.8A Active CN108806960B (zh) 2018-04-24 2018-04-24 一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108806960B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109967757B (zh) * 2018-12-04 2022-04-29 沈阳工业大学 一种利用化学法结合脉冲磁场制备Nd-Fe-B纳米粉末的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004105985A1 (en) * 2003-05-29 2004-12-09 Seagate Technology Llc Synthesis of iron-based alloy nanoparticles
CN105081338A (zh) * 2014-05-08 2015-11-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种单分散钕铁硼纳米粒子的制备方法
CN106745294A (zh) * 2016-11-03 2017-05-31 南京东纳生物科技有限公司 一种磁性纳米颗粒并行高温热解制备的装置及应用
CN107159901A (zh) * 2017-05-10 2017-09-15 上海应用技术大学 一种磁性合金纳米球体与立方体可控制备的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004105985A1 (en) * 2003-05-29 2004-12-09 Seagate Technology Llc Synthesis of iron-based alloy nanoparticles
CN105081338A (zh) * 2014-05-08 2015-11-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种单分散钕铁硼纳米粒子的制备方法
CN106745294A (zh) * 2016-11-03 2017-05-31 南京东纳生物科技有限公司 一种磁性纳米颗粒并行高温热解制备的装置及应用
CN107159901A (zh) * 2017-05-10 2017-09-15 上海应用技术大学 一种磁性合金纳米球体与立方体可控制备的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
稀土永磁纳米材料的控制合成及其磁学性能;朱凯等;《稀有金属》;20170531;第41卷(第5期);第466-474页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108806960A (zh) 2018-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gandha et al. High energy product developed from cobalt nanowires
Chaubey et al. Synthesis of Sm–Co and Sm–Co/Fe nanocrystals by reductive annealing of nanoparticles
Ma et al. Stabilizing hard magnetic SmCo5 nanoparticles by N-doped graphitic carbon layer
CN108274016B (zh) 一种喷雾热分解还原法直接制备钐铁合金粉末的方法
Gabay et al. Mechanochemical synthesis of fine R2Fe14BHx and R2Fe14B powders with R= Nd or Nd–Dy
JP2007119909A (ja) 希土類―鉄―窒素系磁石粉末およびその製造方法
JP2018127716A (ja) 希土類鉄窒素系磁性粉末とその製造方法
Wang et al. Study on synthesis and magnetic properties of Nd2Fe14B nanoparticles prepared by hydrothermal method
Zhu et al. Chemical synthesis and coercivity enhancement of Nd 2 Fe 14 B nanostructures mediated by non-magnetic layer
Khurshid et al. Chemically synthesized hollow nanostructures in iron oxides
JP6427061B2 (ja) コア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ２／ＭｎＢｉナノ粒子を調製する方法、およびコア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ２／ＭｎＢｉナノ粒子
Park et al. Anisotropic Sm-Co nanopowder prepared by induction thermal plasma
CN105081338B (zh) 一种单分散钕铁硼纳米粒子的制备方法
CN108806960B (zh) 一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的液相化合法
Wang et al. Nd2Fe14B hard magnetic powders: Chemical synthesis and mechanism of coercivity
Liang et al. Preparation of monodisperse ferrite nanocrystals with tunable morphology and magnetic properties
Long et al. Polyol-mediated synthesis, microstructure and magnetic properties of hierarchical sphere, rod, and polyhedral α-Fe 2 O 3 oxide particles
CN109867310B (zh) 一种原位制备SmCo5/Sm2Co17核壳结构双相复合磁性纳米粒子的方法
CN102092772A (zh) 一种具有室温铁磁性的Fe掺杂ZnO稀磁半导体纳米颗粒的制备
Zheng et al. Core/shell SmCo 5/Sm 2 O 3 magnetic composite nanoparticles
Wang et al. Preparation of high-performance Nd–Fe–B magnetic powder by hydrothermal method assisted via ball milling
CN105710382B (zh) 一种纳米铁粉的制备方法
Najarzadegan et al. The effect of reduction process parameters on magnetic and structural properties of SmCo/Co nanocomposites
JP4528959B2 (ja) 磁性材料及びその製造方法
Su et al. An alternative approach to the finely crystalline powder of rare earth-transition metal alloys

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