JP4232817B2 - ＦｅＰｔ−Ｆｅ系ナノコンポジット金属磁性粒子の製造方法 - Google Patents

ＦｅＰｔ−Ｆｅ系ナノコンポジット金属磁性粒子の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、高密度磁気記録媒体、永久磁石等として使用することのできるナノコンポジット金属磁性粒子の製造方法に関する。
磁気記録媒体用材料には、安定した記録保持のために高い保磁力が要求される。このような高い保磁力を有する金属磁性材料として、ＦｅＰｔ系金属磁性粒子が知られている。
このＦｅＰｔ系金属磁性粒子は、テトラエチレングリコールに鉄アセチルアセトナートと白金アセチルアセトナートを添加し、窒素ガスを吹き込んで高温下で反応させた後、凝集したＦｅＰｔ粒子を含む懸濁液に、分散剤としてオレイン酸とオレイルアミンを加え、さらにシクロヘキサン、オレイン酸及びオレイルアミンの混合液を加え、振とうすることによって単分散したＦｅＰｔナノ粒子として得られることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、このような磁性粒子は、エレクトロニクス、情報通信、産業用・自動車用モーター等の広範な分野において用いられているが、近年、より一層の高性能化、小型軽量化が要求されている。そのような高性能化の１つのアプローチとして、磁化の高い軟磁性相と保磁力の高い硬磁性相が同一金属組織内に均一に分布し、交換相互作用によって両者が磁気的に結合したナノコンポジット磁性粒子が開発されている。
特開２００５−４８２５０号公報
しかしながら、上記の方法では、微細なＦｅＰｔナノ粒子は得られるものの、ナノコンポジット粒子は得られず、ＦｅＰｔ硬磁性粒子を製造後、Ｆｅ軟磁性粒子を混合して表面に担持させる必要がある。この場合、混合の際にいずれかの粒子が酸化等によって性能が低下するという問題がある。本発明は、このような問題を解消し、１回の合成反応によってＦｅＰｔ粒子とＦｅ粒子を含むナノコンポジット金属磁性粒子を製造する方法を提供することを目的とする。
上記問題点を解決するために本発明によれば、Ｆｅの塩とＰｔの塩を界面活性剤を含む溶媒中に溶解させ、Ｆｅの塩を構成するＦｅイオンの還元温度以上の温度において還元剤を加え、ＦｅＰｔ粒子を合成すると同時に、Ｆｅ粒子を析出させることを含むナノコンポジット金属磁性粒子を製造する方法が提供される。
また上記問題点を解決するために２番目の発明によれば、Ｆｅの塩とＰｔの塩を溶媒中に溶解させ、Ｆｅの塩を構成するＦｅイオンの還元温度以上の温度において還元剤を加え、次いで界面活性剤を加え、ＦｅＰｔ粒子を合成すると同時に、Ｆｅ粒子を析出させることを含むナノコンポジット金属磁性粒子を製造する方法が提供される。
本発明によれば、１回の反応によってＦｅＰｔ硬磁性粒子とＦｅ軟磁性粒子を同時に合成し、ナノオーダーで複合させることができ、ＦｅＰｔ−Ｆｅ系ナノコンポジット金属磁性粒子を容易に製造することができる。
以下、本発明のナノコンポジット金属磁性粒子の製造方法を詳細に説明する。本発明のナノコンポジット金属磁性粒子の製造方法においては、まずＦｅの塩とＰｔの塩を溶媒中に溶解させる。この塩としては、有機配位子を有する金属錯体であることが好ましく、例えば鉄(II)アセチルアセトナート、鉄(III)アセチルアセトナート、白金(II)アセチルアセトナート、ジクロロ-1,10-フェナントロリン白金、2,2-ビピリジンジクロロ白金等を用いることができる。Ｆｅの塩とＰｔの塩の比は、Ｐｔに対するＦｅのモル比が過剰になるように設定し、好ましくはモル比でＦｅの塩：Ｐｔの塩＝７：３〜９：１とする。
溶媒は、ＦｅＰｔ粒子及びＦｅ粒子の析出反応において加熱するため、沸点の高い、かつ安定であるものが好ましく、例えばオクチルエーテル、オクタデセン、スクアレン、テトラエチレングリコール、トリフェニルメタン等を用いることができる。
本発明の第一の態様においては、Ｆｅの塩とＰｔの塩を溶媒中に溶解させる際に、あらかじめ溶媒中に界面活性剤を添加しておく。界面活性剤としては、オレイルアミン、オレイン酸、テトラエチレングリコール、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、フェニルホスホン酸、ミリスチル酸、ドデカンチオール、ドデシルアミン等を用いることができる。この界面活性剤の添加量は溶媒に対して１０％〜１００％とすることが好ましい。
Ｆｅの塩とＰｔの塩を溶媒に加え、必要に応じて加熱してこれらの塩を溶媒に溶解させた後、さらに加熱して一定温度以上になった後に還元剤を加える。塩を溶解させる温度は、用いる塩及び溶媒によって異なるが、通常は１６０℃程度である。また、還元剤を加える際の温度は、Ｆｅの塩を構成するＦｅイオンをＦｅに還元できる温度であり、通常は２３０℃程度である。還元剤としては、ポリオール（多価アルコール）を用いることが好ましい。ポリオールとしては、特に限定されないが、例えば１，２−オクタンジオール、１，２−ドデカンジオール、１，２−テトラデカンジオール、１，２−ヘキサデカンジオール等を用いることができ、上記反応温度より高い沸点を有するものが好ましい。この還元剤の添加量は、塩の１．５倍〜２倍とすることが好ましい。
本発明の第二の態様では、界面活性剤を、第一の態様におけるように溶媒中にあらかじめ加えておくのではなく、上記還元剤を添加した後に添加する。
こうして還元剤としてポリオールを用いてＦｅ及びＰｔを還元することによりＦｅＰｔのナノ粒子が得られ、また高温で還元することによりＦｅの活性があがりＦｅのみも還元され、ＦｅＰｔの合成とＦｅの析出を同時に行うことができる。
一般にポリオール還元では、還元反応は瞬時に起こり、核成長の過程をほとんど経ることがないため、得られる粒子のサイズ制御は困難である。本発明の第一の態様では、オクチルエーテル等の無極性溶媒に極性のある界面活性剤を添加しておくことで、極性となる。この極性が溶媒中での金属イオンを核とする錯イオンの再形成を促進し、自由エネルギーが低下することになる。このため、核生成時の臨界核半径が大きくなり、粒子の成長を促進し、結果として大きなＦｅＰｔ粒子が得られることとなる。また、最初から極性を有する界面活性剤を含むことにより、活性度があがり、Ｆｅが生成しやすくなる。
また、本発明の第二の態様では、還元剤を加えた後に界面活性剤を加えることにより、Ｆｅナノ粒子の体積分率を下げることができる。これは、オクチルエーテル中のＦｅの塩の活性（活量）が低いためであると考えられる。
以上のようにして溶媒中でＦｅＰｔ粒子とＦｅ粒子を同時に析出させることにより、ＦｅＰｔ粒子とＦｅ粒子を含むナノコンポジット金属磁性粒子を得ることができる。この金属磁性粒子は、磁気記録媒体用材料、永久磁石材料等に用いることができる。
実施例１
オクチルエーテル50mLにオレイン酸0.8mL及びオレイルアミン0.85mLを加え、混合溶媒を調製した。この混合溶媒に、鉄(III)アセチルアセトナート1.236g及び白金(II)アセチルアセトナート0.59gを加え、溶媒を160℃に加熱して加えた塩が溶解するまで保持した（約30分）。次いで230℃まで加熱し、還元剤であるヘキサデカンジオール1.94gを加え、230℃に60分保持した。その後冷却し、得られた粒子を回収した。
実施例２
オクチルエーテル50mLに鉄(III)アセチルアセトナート1.236g及び白金(II)アセチルアセトナート0.59gを加え、160℃に加熱して加えた塩が溶解するまで保持した（約30分）。次いで230℃まで加熱し、還元剤であるヘキサデカンジオール1.94gを加えた。30分後、界面活性剤としてオレイン酸0.8mL及びオレイルアミン0.85mLを加え、230℃に30分保持した。その後冷却し、得られた粒子を回収した。
得られた粒子のＴＥＭ観察結果を図１に示す。また、得られたＦｅＰｔ粒子とＦｅ粒子の体積分率データと粒径分布のグラフを図２に示す。これらの結果より、反応溶媒中へ添加する界面活性剤の量とタイミングを変化させることにより、ＦｅＰｔ／Ｐｔの体積分率を変化させることができることがわかる。また、そのときのナノ粒子の粒径は、界面活性剤の濃度に依存せず、ＦｅＰｔは２〜３ｎｍ、Ｐｔは１０〜１５ｎｍ程度である。
実施例において用いたＦｅＰｔ粒子及びＦｅ粒子のＴＥＭ写真である。 実施例において得られたＦｅＰｔ粒子とＦｅ粒子の体積分率データと粒径分布を示すグラフである。

Claims (5)

  1. ＦｅＰｔ粒子とＦｅ粒子を含むナノコンポジット金属磁性粒子の製造方法であって、Ｆｅの塩とＰｔの塩を界面活性剤を含む溶媒中に溶解させ、Ｆｅの塩を構成するＦｅイオンの還元温度以上の温度において還元剤を加え、ＦｅＰｔ粒子を合成すると同時に、このＦｅＰｔ粒子の表面上にＦｅ粒子を析出させることを含む方法。
  2. ＦｅＰｔ粒子とＦｅ粒子を含むナノコンポジット金属磁性粒子の製造方法であって、Ｆｅの塩とＰｔの塩を溶媒中に溶解させ、Ｆｅの塩を構成するＦｅイオンの還元温度以上の温度において還元剤を加え、次いで界面活性剤を加え、ＦｅＰｔ粒子を合成すると同時に、このＦｅＰｔ粒子の表面上にＦｅ粒子を析出させることを含む方法。
  3. Ｆｅの塩が鉄アセチルアセトナートであり、Ｐｔの塩が白金アセチルアセトナートである、請求項１又は２記載の方法。
  4. 還元剤がポリオールである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. ２３０℃以上の温度で還元剤を加える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
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