FePt磁性纳米颗粒的化学制备方法
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FePt磁性纳米颗粒的化学制备方法
潘仲彬;刘进军
【摘要】化学法制备 FePt 纳米颗粒具有独特的优点,可以精确有效地控制颗粒的大小、尺寸分布以及良好的结晶性和稳定性而成为当前研究的热点。
概述了近年来FePt纳米粒子的化学制备方法,包括高温热解还原法、多元醇还原法、溶胶-凝胶法、模板法、微乳液法、湿化学还原法和电化学沉积法等。
%Chemical preparation of FePt nanoparticles has the unique advantages,such as the accurate control of particle size and distribution,the good crystallization,and the stability,which has been the research hotspot. This article summarizes the FePt nanoparticle chemical preparation method developed in recent years,which in-cludes thermal decomposition-reduction,polyol reduction,sol-gel,template,microemulsion,wet chemical re-duction,electrochemical deposition,etc.
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2014(000)010
【总页数】7页(P10023-10029)
【关键词】FePt 纳米颗粒;结构;化学制备方法;磁性能
【作者】潘仲彬;刘进军
【作者单位】宁波大学新型功能材料及其制备科学国家重点实验室培育基地,浙江宁波 315211;宁波大学新型功能材料及其制备科学国家重点实验室培育基地,浙江宁波 315211
【正文语种】中文
【中图分类】TG132.2+7;TG146.4
1 引言
磁性纳米材料的研究始于20世纪70年代,经过多年的积累与发展已经成为最具
生命力和广阔应用前景的新型材料之一。
与传统的磁性材料相比较,由于纳米尺度效应而表现出奇特的电学、光学和磁学性能。
现在广泛研究的较多集中在氧化物磁性纳米粒子,由于其较小的饱和磁化强度和磁晶各向异性,在十几个纳米尺度下已表现出超顺磁性。
而在生物检测、药物载体、数据存储、复合永磁体、磁流体等应用领域中[1],需要的是在几个纳米尺寸下仍具有强的铁磁性,以及良好生物兼容性的纳米颗粒。
因而,在过去十几年中FePt纳米颗粒引起了人们的极大关注,已经成为研究的热点。
L10相FePt纳米粒子为FCT面心四方结构的有序相,其强铁磁性表现为具有高矫顽力、高磁晶各向异性(Ku≈6.6×103~10×103 kJ/m3,比当前Co基合金磁记录介质的各向异性常数高出10倍)、高磁能积(FePt/Fe 复合磁体理论值716kJ/m3)、较高的居里温度(TC≈480℃)和小的超顺磁临
界尺寸(Dsp=2.8~3.3nm)[2-5]。
所以,与目前广泛研究的 Fe、Co等过
渡金属及其Fe3O4类氧化物纳米粒子类似,FePt磁性纳米颗粒已成为富有前景的一类纳米材料。
纳米粒子的控制合成是纳米科学和纳米技术的重要部分之一。
与物理制备方法相比,用化学方法制备的单金属、合金等纳米粒子具有良好的结晶性、稳定性和非常高的单分散性;因此,近年来化学法制备磁性纳米粒子备受重视。
制备FePt纳米粒子的传统方法一般采用溅射法(如磁控溅射)[6]、机械球磨法[7]以及真空沉
积法[8]等物理方法,制备的粒子在形貌、颗粒尺寸以及粒度分布的控制方面存
在一定的局限性。
直到2000年,Sun等[9]在Science上报道了用液相化学法成功合成了分散的FePt纳米颗粒,并有效地控制了颗粒大小和尺寸的分布;随后2002年,Zeng等[10]在Nature上报道了利用bottom-up化学过程,构筑硬磁与软磁耦合的块体纳米复合材料,最大磁能积达160kJ/m3;因此,人们对
化学方法制备FePt纳米粒子的研究与应用就此拉开序幕。
之后,人们为了进一步调节FePt纳米粒子的形貌、单分散性、粒径分布均匀性,在化学制备方法的改进和新方法的探索上做了更为细致的工作,如通过改变合成参数,包括前驱体、溶剂、表面活性剂的选择和比例、制备温度、升温速率、保温时间及前驱体加入制度的调节等,可以把纳米粒子大小控制在10nm以下,甚至可以调到0.5~1nm精度,
因此对现阶段进一步研究FePt纳米粒子起到了重大作用。
但是,一般化学方法制备的FePt纳米粒子,其A1相为立方FCC结构的无序相,具有很低的磁晶各向异性。
因此后退火把无序的A1相结构转变为有序的L10结构是必要的,可以增大FePt纳米粒子的磁晶各向异性,使其在几个纳米的尺度范围内还能保持强的铁磁
性能。
后来许多研究者利用盐床热处理[11]、氧化物包覆[12]、掺杂第三方
元素[13]等方法,成功实现了 FCC向FCT结构的单分散有序的L10相FePt纳米粒子的转变。
此外,在一步法合成FCT相FePt纳米材料的探索上,Dong等研究者[14-16]通过模板法(如纳米微印蚀刻法)、溶胶-凝胶法等成功实现了FCT结构FePt纳米粒子的线阵列和点阵列的一步合成,为低成本高产出的制备方法提供了一个新的途径。
本文主要从制备方法,概述了近年来FePt纳米粒子化学制备方法的研究进展。
包括高温热解还原法、多元醇还原法、溶胶-凝胶法、模板法、微乳液法、湿化学还原法、电化学沉积法等。
2 FePt纳米粒子化学制备方法
纳米材料呈现出不同于块状材料的特殊的物理化学性质,其性质和实际应用价值主
要决定于材料的形貌和组成,而粒子的形状又取决于所选用的制备方法。
因此,如何通过简单易行的操作方法对粒子的形状和尺寸加以很好的控制,成为纳米材料的重要科研领域。
通常主要采用固相法、液相法和气相法合成纳米材料。
对于FePt
纳米颗粒而言,为了减小反应物的能耗和提高产物的产率,科研人员逐渐地采用以液相法为主的合成方法,主要是源于液相法为主的化学方法比其它方法存在明显的优势。
在液相的反应体系中,可以通过简单调节反应物的浓度、反应温度、反应时间、溶剂和表面活性剂的种类和用量等参数,实现对纳米粒子的尺寸、形貌的有效控制,如可以有效地控制颗粒的大小(可以到1~2nm)、尺寸的均匀分布(偏差可以小到5%)以及良好的结晶性和稳定性。
下面主要以液相法为主,概述了
FePt纳米粒子的化学制备方法。
2.1 高温热解还原法
高温热解还原法是指在高沸点的溶剂中,在表面活性剂加入的情况下,通过加热分解一种或几种有机金属化合物(前驱体)制备磁性纳米粒子的方法:一类是同时将有机溶剂和前驱体从低温加热到高温并完成热解和还原,从而得到粒径较均一的磁性纳米粒子;另一类是通过将前驱体快速加入到高温有机溶剂中完成热解和还原,得到粒径尺寸较小、分布范围较窄的磁性纳米粒子。
目前,高温热解还原法已成为FePt纳米粒子制备常采用的化学方法。
最早,Sun
等[9-10]以二辛醚(dioctyl ether)/苄醚(benzyl ether)作为溶剂,利用高温热分解铁盐Fe(CO)5得到Fe原子,还原铂盐Pt(acac)2(acac=
CH3COCHCOCH3)得到Pt原子,在油酸和油胺作为表面活性剂的作用下,Fe、Pt原子相互作用,然后形成FePt团簇,之后利用正己烷和乙醇在油酸和油胺的辅助下实现FePt粒子的超声分散,从而形成单分散FePt纳米颗粒。
其合成路线如
图1所示。
图1 热分解Fe(CO)5 还原Pt(acac)2 制备FePt纳米粒子Fig1 Schematic
illustration of FePt nanoparticle formation from the decomposition of Fe (CO)5and reduction of Pt(acac)2
研究表明FePt纳米粒子的尺寸可控制在10nm以下,如4,6和8nm等,组成
为Fe55Pt45的纳米颗粒矫顽力最高。
制备过程中,FePt纳米粒子的尺寸可通过
表面活性剂与前驱体Pt(acac)2和Fe(CO)5的摩尔比、升温速率和中间温度(形核温度)进行调节;颗粒形貌可通过调变有机溶剂、反应时间、反应温度进行控制;而化学组成可以通过调节前驱体Fe(CO)5与Pt(acac)2的摩尔比、制备过程的加入制度(次序、时间等)进行控制。
最近,在FePt纳米粒子的尺寸精确控制方面取得新的进展。
Du等[17]改进合
成路线:首先通过Fe(CO)5与油胺作用生成的络合物作为中间体,然后把中间体“Fe(CO)5-油胺”和Pt(acac)2 作为 FePt纳米颗粒制备的前驱体。
由
于中间体有效控制了金属前驱体Fe的分解速度,因而很好地控制了FePt纳米颗
粒形核和长大的速度;之后,通过对油酸与Fe(CO)5络合温度和络合量的控制,获得了在精度0.5nm尺寸(分别为5.1,4.7,4.3,4.0和3.6nm)调控的FePt
纳米颗粒,并且所得颗粒具有非常小的尺寸分布和近圆形的形貌。
在上述诸方法制备过程中,金属Fe前驱体羰基铁Fe(CO)5的使用和储存不便,其具有较强的挥发性和毒性,高温热解时会产生大量的CO气体,使其制备过程的工艺操作困难,对FePt组成、粒径和分布有较大的影响。
后来许多研究者对该方法进行了改善,以Fe(acac)2、Na2Fe(CO)4[18]、Fe(OEt)3、
FeCl2·4H2O[19]等作为金属Fe前驱体,Pt(acac)2、Pt(C2H7O2)2[19]等作为金属Pt的前驱体进行还原,制备FePt纳米粒子。
高温热解法制备的FePt纳米粒子具有结晶度高、粒径分布窄、尺寸和形貌易控制等优点,但是通常得到的是油溶性的纳米粒子,这限制了纳米粒子后期在生物方面的应用,需要将其进一步修饰和功能化才能形成稳定且生物相容性好的材料。
FePt纳米粒子的核壳结构包覆、有机功能基团修饰、异质结构等表面修饰和功能
化成为制备FePt纳米粒子的重要后续处理手段。
Aslam等[20]进行了SiO2的包覆处理,使得制备出的核壳结构FePt@SiO2纳米胶囊具有水溶性。
由于金属
Au具有高的生物相容性和稳定性,并且Au与疏基具有很强的结合性,疏基对于
很多生物分子都具有很好的结合性,因此Au非常利于进一步的表面功能化。
Liu
等[21]对FePt纳米粒子进行了Au的包覆,并且利用11-巯基十一烷酸(11
-Mercaptoundecanoic acid)在Au的表面上进行功能基团修饰,使其具有水
溶性、高的稳定性和良好的生物相溶性。
此外,研究者[22-23]还对FePt纳米粒子进行包覆 CoS2、MgO、Fe3O4等氧化物和其它功能化修饰的研究,扩大了FePt纳米粒子的应用领域。
以上高温热解还原法制备的FePt纳米粒子,未经后续高温热处理而呈现立方FCC 结构的无序A1相,由于其具有很低的磁晶各向异性而表现出超顺磁性。
通过后续的热处理使其转变为四方FCT结构的有序L10相是必要的,可以提供其磁晶各向
异性,在几个纳米的尺度范围内还能保持强的铁磁性能。
但传统的热处理过程容易使纳米颗粒出现聚集、晶粒长大、烧结等缺点,发展单分散FePt纳米粒子的热处理方法尤为必要。
目前,Liu等提出的盐床(盐浴)热处理法被证明是简单有效的,而被研究者们所广泛采用[6-10,24]。
盐床(盐浴)热处理法主要表现为采用一定粒度的NaCl作为分散媒介(基体)与FePt纳米粒子均匀混合,在一定还原
性气氛(93%H2和7%Ar)下热处理,之后用纯净水洗涤颗粒混合物去除NaCl,然后利用正己烷和乙醇在油酸和油胺的辅助下实现FePt粒子的超声分散,从而形成单分散FePt纳米颗粒。
盐床热处理过程中,根据FePt颗粒的大小通过调变FePt-NaCl的质量比(从1∶1~400∶1)、处理温度(300~1000℃)及时间(2~8h)很好地控制颗粒的形貌和分散度(均匀性)。
其结果表明,单分散四方FCT结构的FePt颗粒具有良好的永磁性能,其矫顽力达30kA/m,在信息数据
存储、磁流体(药物载体)、生物化学分子的检测等方面显示出良好的应用前景。
2.2 多元醇还原法
多元醇还原法是指利用二元醇或多元醇作为还原剂进行还原金属盐而获得纳米颗粒,针对FePt纳米粒子制备而言,该方法从属高温热解还原法。
主要特点是不需油酸和油胺作为稳定剂(表面活性剂),以多元醇作为还原剂有利于消耗前驱体,同时,多元醇自身也可以作为稳定剂和表面活性剂,有效地抑制纳米粒子的生长和团聚,避免颗粒的氧化,进而使颗粒的尺寸更小。
该方法已经广泛地用于磁性纳米颗粒的制备,对于制备粒度在几纳米范围的小颗粒而言更具优势。
此外,多元醇还原法制备纳米颗粒具有操作过程简单、产物单一可控性好,并且容易进行颗粒的后续回收处理等优点。
Elkins等[25-26]通过1,2-十六烷二醇(1,2-hexadecanediol)作为还
原剂,以辛醚为溶剂,在加热的条件下还原Pt(acac)2和 Fe(acac)3 得到Fe 和Pt原子,并结合形成FePt纳米粒子。
其合成路线如图2所示。
FePt纳米粒子
的组成由前驱体 Pt(acac)2/Fe(acac)3的摩尔比来控制,通过调变1,2-
十六烷二醇与前驱体的比例,得到晶粒尺寸大约为2nm的FePt纳米颗粒。
经后
续热处理使FCC结构向FCT结构的转变,矫顽力可达到2.3T,这是目前报道的最小颗粒尺度的FePt强铁磁性纳米颗粒;与传统的液相方法或在同等条件下以油酸、油胺作为表面活性剂处理过程相比,矫顽力提高了将近30%。
杜雪岩等[27]以
乙酰丙酮铁Fe(acac)3和氯铂酸H2PtCl6·6H2O作为Fe和Pt的前驱体,1,2-十二烷二醇为还原剂,以油酸和油胺作为表面活性剂,通过多元醇还原法制备出单分散的FePt纳米粒子。
相比上述方法,该制备过程以H2PtCl6·6H2O代替价格昂贵的Pt(acac)2作为Pt源、Fe(acac)3代替Fe(CO)5作为Fe源,以价格相对便宜的1,2-十二烷二醇代替1,2-十六烷二醇作为还原剂,成功制备出单分散的FePt纳米颗粒。
由于价格经济上具有优势,有望得到推广。
图2 多元醇还原法制备FePt纳米粒子Fig2 Polyol reduction method synthesis route for FePt nanoparticles
2.3 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法(sol-gel)的化学过程是以无机物或金属醇盐作前驱体,在液相中将这些原料均匀混合,并进行水解反应生成活性单体,活性单体进行聚合(缩合)反应,在溶液中形成稳定的溶胶体系,经陈化,胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。
该方法具有操作简单、可控性强、样品的合成温度较低、各组分混合均匀性较好等优点。
一般单相FePt纳米薄膜在FePt纳米粒子沉积后必须进行退火,使FePt晶粒从FCC相转变为L10FCT相。
在成长初期,随机成核将导致颗粒粒径分布较宽,使FePt颗粒团聚加剧。
溶胶-凝胶法由于凝胶具有三维空间的网络结构,使其在抑制FePt颗粒团聚和晶粒长大方面具有优势。
Liu等[16]采用改进的溶胶-凝胶法对FePt纳米粒子进行了制备研究,以Fe (NO3)3·9H2O、H2PtCl6·6H2O、(C6H8O7·H2O)作为反应原料,通过一
定的化学计量比在50mL去离子水中溶解,通过搅拌得到湿溶胶,再将湿溶胶放
在干燥箱中80℃24h干燥得到溶胶,继续升温脱水膨化后即制备出样品的前驱体,最后将FePt前驱体以速率10℃/min升温至400,500,600和700℃热处理
2h,制得FePt纳米粒子。
在700℃时所制备的FCT结构FePt粒子的平均晶粒尺寸为14nm,最大矫顽力为1.015T。
其成核机制如图3所示。
首先由Fe(NO3)3·9H2O、H2PtCl6·6H2O分别形成Fe和Pt的溶胶,在高温下还原出Fe和Pt,之后两者形成FePt的前驱体(非晶态混合物),然后在前期分解出的CO还原剂的作用下生成FePt纳米粒子。
磁性能的研究显示,随着退火温度的增加晶粒尺寸增大,在700℃形成了L10FePt相;矫顽力随温度的增加而增加;饱和磁化强度、剩磁比随粒子尺寸的增加而增大。
这提供了简单的一步合成FCT结构FePt纳米粒
子的方法,但目前该方法针对FePt纳米粒子尺寸在几个纳米范围的合成还没见报道;另外,粒径的分布与磁性能还有待改进制备过程而得到进一步的改善。
图3 溶胶-凝胶法制备FePt纳米粒子机制Fig3 Schematic illustration of FePt NP formation mechanism
2.4 模板法
模板法是以具有特定微孔结构的材料为模板,通过电化学沉积、溶胶-凝胶沉积和化学气相沉积等手段,让纳米单元在模板提供的受控环境中原位生成,形成纳米有序阵列体系。
模板法具有可控性好、工艺简便、能耗低等优点;针对一步法合成FCT结构FePt的L10有序相,模板法在制备(组装)纳米有序阵列体系方面显示出其独特优势。
Capobianchi等[15]利用湿化学法,以多壁纳米碳管为模板成功合成FCT结构FePt纳米粒子。
碳纳米管有序阵列具有长径比大和末端曲率半径小的几何特征,
通过与水溶性 Fe-Pt盐([Fe(H2O)6][PtCl6])在真空下混合,通过注入的氮气及其压力差实现Fe-Pt溶液在碳纳米管中充分渗透,然后在苯的有机溶剂中高温下(700℃)H2还原出L10有序FCT结构FePt纳米阵列。
其化学过程描
述如下:
最近,Dong等[14]在合成FePt纳米合金阵列方面做了有意义的探索。
采用纳米微印蚀刻技术成功实现了FCT结构FePt纳米粒子的线阵列和点阵列的一步合成,该方法具有高产量、成本低等优点。
与自组装制备出的FCT结构FePt纳米粒子相比,它可以生成大规模大区域的FCT结构FePt纳米粒子阵列,因此该方法制备出的FCT结构FePt纳米粒子有望成为下一代超高密度磁记录材料。
合成路线如图4所示。
图4 纳米微印蚀刻法制备FePt基金属聚合物路线Fig4 Schematic illustration of
the fabrication of large-area nanostructures from the FePt-based metallopolymer by nanoimprinting
用含有Fe、Pt双金属有机聚合物作为前驱体,首先用声波降解法清洗硅衬底;然后用一个滴管把饱和的金属聚合物滴附在衬底;用一个均匀的力把用聚二甲基硅氧烷制成的印记印压在样品上;整个样品在紫外线照射引导下实现交联;含Fe、Pt
双金属聚合物经过交联并凝固,然后把印记移开;通过反应离子蚀刻去除样品残余物;最后样品在800℃氩气下退火1h最终形成FePt纳米阵列。
研究显示FePt纳米粒子平均晶粒尺寸可以精确控制在(4.6±1.2)nm范围,其矫顽力可以达到
1.4T,在高密度垂直磁记录体系中显示出良好的应用前景。
综上所述诸个一步合成法,其制备态FePt纳米粒子由于FCT结构L10有序相的
存在,磁性能均有滞回特性,呈现铁磁行为;但其矫顽力远低于二步合成法(后退火处理),其原因主要为一步合成法制备的粒子中,FCT和FCC结构的粒子同时
存在。
为了提高其铁磁性能,增大矫顽力和最大磁能积,一步法合成纯粹的FCT
结构粒子将是研究者们关注的重点,同时也给人们提出新的挑战。
2.5 微乳液法
微乳液法又叫反胶束法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的乳液,从乳液中析出固体颗粒。
这样可以使成核、生长、聚结、团聚等过程局限在一个微小的球形液滴内,从而形成球形颗粒,避免了颗粒之间的进一步团聚。
这种合成方法具有能够制备粒径均匀、尺寸可控且不易团聚的纳米颗粒,同时还具有装置简单、操作方便、应用领域广等优点,是制备FePt纳米粒子的一种常用方法。
用此种方法制备FePt纳米粒子的主要过程为配置不同体系组成的W/O型微乳液;向微乳液中添加含量不同的金属离子前驱体;选择适当的还原剂还原金属离子。
Carpenter等[28]利用正辛烷,1-丁醇和 CTAB(溴化十六烷基三甲基铵)组
成的微乳液,丁醇作为助表面活性剂,正辛烷作为油相,向其中加入不同的W 值(W=H2O/CTAB值决定了反胶束的大小)的含有金属离子的水溶液,再向其中注入NaBH4还原剂,最后用等量的三氯甲烷和甲醇混合液清洗,然而制备出FePt不同成分组成的纳米颗粒,平均晶粒尺寸为10nm。
该方法的关键是控制反胶束的大小进而控制FePt颗粒的粒度,由于反应体系的复杂性,影响W 取值的因素较多,在晶粒尺寸的控制方面有所限制;在调变FePt的组成方面,由于前驱体在反胶束上发布的不均匀,FePt3和FePt同时出现且较难分离,很难制备出单分散有序的FePt纳米粒子。
Kamal等[29]采用一个四元体系的反胶束法制备FePt纳米粒子。
前驱体
PtCl6·H2O,FeCl3按一定的化学计量比溶解在纯水中,CTAB(溴化十六烷基三甲铵)作为表面活性剂,正丁醇作为助表面活性剂,KBH4为还原剂。
Fe和Pt根据前驱体PtCl6·H2O和FeCl3的比例选择获得富Fe成分,为制备富铁FePt提高必需的铁源。
所制备纳米粒子的分离采取SmCo5提供的磁力分离,经乙醇超声清洗,最后得到平均晶粒尺寸在5nm,热处理后矫顽力为0.32T。
由于制备过程处于纯水条件下,体系中不可避免有部分Fe3O4和其它氧化物的产生。
2.6 湿化学还原法
在湿化学还原法中以氢化物(LiBEt3H、NaBH4)作为还原剂已经被广泛地应用在Pt,Co,CoPt,FePt和FePtRh等纳米颗粒的制备上。
Song 等[30]以[(CO)4Fe(dppm)](dppm =Ph2PCH2PPh2)、Pt (COD)(COD=1,5环辛二烯)分别作为Fe、Pt的前驱体,以甲苯为液相环境,以Li-BEt3H为还原剂,在室温下制得FCC结构的FePt纳米粒子。
在不同温度下热处理,在FePt3纳米粒子中观测到反铁磁到铁磁行为的转变,显示出丰富的磁学性能。
李芳等[31]在常温条件下,以聚乙二醇(PEG 2000)作为表面活性剂,在无水
乙醇为液相的环境中,采用硼氢化钠(NaBH4)还原铁盐Fe(acac)3 和铂盐
H2PtCl6·6H2O,在室温下制备出花状自组装的FePt纳米颗粒。
颗粒形貌主要由
平均粒径分别为19.2和4.9nm的梭形和球形颗粒组成,饱和磁化强度为
10.9A·m2/kg。
聚乙二醇作为表面活性剂的饱和磁化强度是PVP(聚乙烯吡咯烷铜)作为表面活性剂的18倍。
因此聚乙二醇作为表面活性剂可以大大改善纳米颗粒的饱和磁化强度。
这表明,湿化学还原法合成FePt纳米粒子,表面活性剂的选择是关键环节之一。
2.7 化学沉积法
电化学沉积法是一种经济又简单的传统工艺手段,指在电场作用下,在一定的电解质溶液中由阴极和阳极构成回路,通过发生氧化还原反应使溶液中的粒子沉积到阴极或阳极表面上而得到所需要的镀层的过程。
这种方法对制备FePt纳米粒子具有设备简单、成本低廉和环境安全、对基底形状选择的任意性、对性能的可控制性等优点,从而引起了人们的广泛关注。
Leistner等[32]在含 H2PtCl6,FeSO4,Na2SO4 的单水槽体系,以FeSO4
调整溶液pH值,Pt作相对电极,饱和甘汞作为参比电极,镀了导电层的Si片作
为工作电极沉积制备FePt纳米薄膜。
通过调变合适的电压,沉积制备出
Fe50Pt50;之后,通过高温热处理,实现FCC向FCT结构的转变,矫顽力可以
达到0.42T。
Thongmee等[33]为改善FePt薄膜性能和厚度,在(100)硅片上以Ag或Au、Cu等作为衬底(导电层)来制备FePt纳米粒子,经高温退火后,矫顽力得到了较大的改善,可以达到0.5T。
杜雪岩等[34]采用双电极沉积法制备FePt纳米粒子。
在氯铂酸、硫酸亚铁按一定比例混合的溶液中,通过调节pH值和脉冲电源参数,在反相第一电压为-18V、反相第二电压为0V、正相电压为5V、脉间1ms、脉宽2ms条件下,成功制备出晶粒尺寸在5nm左右的FePt纳米颗粒粉末。
其制备态FePt纳米粒子的矫顽力为
零,呈现超顺磁性;经热处理后,由于FCC向FCT结构的转变而表现出铁磁性,矫顽力提高到0.02T。
3 结语
FePt纳米颗粒具有独特的强铁磁性、超顺磁性和化学稳定性,在生物医学、信息存储、复合永磁、磁流体、能源催化等领域有广泛的应用。
化学方法制备出的磁性纳米粒子具有独特的优点,能有效控制颗粒的大小、尺寸分布均匀以及良好的结晶性和稳定性。
近年,化学法特别是高温热解还原法得到很好的应用与发展,在精确控制颗粒的大小、尺寸分布等方面显示其较大的优势。
对于进一步精准调控纳米粒子的大小及形貌、一步法合成FCT结构L10有序相等方法的探索上也对研究者提出新的挑战。
此外,纳米粒子的包覆、有机功能基团修饰、异质结构等表面修饰和功能化的研究也将促进FePt纳米粒子在应用领域上的拓展。
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