一種在基片上生長納米顆粒的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于納米顆粒制備技術領域，尤其涉及一種在基片上生長納米顆粒的方法。
【背景技術】
[0002]目前，制備納米顆粒的主流方法是高溫液相化學合成法，該方法是將金屬前驅體溶于反應溶劑中，并加入分散劑等，均勻混合后在液相環(huán)境下升溫進行化學熱分解反應，然后離心分離液相，得到納米顆粒。這種液相合成納米顆粒的方法已被廣泛使用。
[0003]另外，上述高溫液相化學合成法也可用于制備磁性納米合金顆粒。例如，Sun, S.等人在下述文獻I與文獻2中報道了在一定反應溶劑中，以油酸和油胺為表面活性劑，通過熱分解多種金屬鹽而制備單分散FePt納米顆粒的方法。
[0004]文獻 1:Sun S.et al.Monodisperse FePt nanoparticles and ferromagneticFePt nanocrystal superlattices[J].Science, 2000, 287(5460):1989-1992.
[0005]文獻2: S u n S.e t al.Size-controlled synthesis ofmagnetite nanoparticles [J].Journal of the American ChemicalSociety,2002， 124(28):8204-8205.
[0006]但是，利用上述高溫液相化學合成方法制備得到的磁性納米合金顆粒往往呈化學無序相和磁無序相，為此目前多采用將得到的納米合金顆粒進一步高溫退火處理。例如，上述文獻I與文獻2中經高溫液相化學合成的FePt顆粒是FCC結構(即面心立方結構)的納米顆粒，其晶相是化學和磁無序相，為了得到具有化學和磁有序相的FCT結構(即面心四方結構)，需要對該FCC結構的納米合金顆粒進一步采用高溫退火處理。然而，在退火過程中該納米合金顆粒也容易團聚、長大。為了避免這種現象，有研究者在所制備的納米顆粒上包覆S12XaO等殼層后進行高溫退火，當獲得化學和磁有序相后再去除該殼層。該方法雖然有利于防止納米合金顆粒團聚長大，但是增加了工藝步驟，提高了制備成本。

【發(fā)明內容】

[0007]針對上述技術現狀，本發(fā)明提供了一種制備納米顆粒的新方法，該方法采用在基片上生長納米顆粒，其成本低、簡單易行，能夠得到離散分布，并且分散均勻、粒徑均一的納米顆粒。
[0008]本發(fā)明的技術方案為:一種在基片上生長納米顆粒的方法，該方法將金屬前驅體粉末均勻溶解于有機溶劑中，得到金屬前驅體溶液；然后，將金屬前驅體溶液滴在基片表面，并蒸發(fā)有機溶劑，使金屬前驅體顆粒均勻分散在基片表面；接著，將該承載著金屬前驅體顆粒的基片進行高溫煅燒，使金屬前驅體進行熱分解反應，前驅體中除金屬元素之外的其余元素被除去；最后，冷卻至室溫，得到磁性納米顆粒。
[0009]所述的金屬元素包括Fe、Co、N1、Pt、Rh等過渡金屬元素，以及Sm、Nd等稀土元素中的任意一種元素或者兩種以上的混合元素。
[0010]當所述的金屬元素為單一元素時，例如Fe、Co、Pt等，所述的高溫煅燒過程可以在無氧氛圍中進行，得到該金屬元素的單質納米顆粒；也可以在氧氣存在氛圍中進行，例如空氣中進行等，得到該金屬元素的氧化物納米顆粒；亦可以在N、S、C等氣體中的一種氣體或兩種以上氣體存在的氛圍中進行，得到該金屬元素的氮化物、硫化物、碳化物等金屬化合物納米顆粒。
[0011]當所述的金屬元素為兩種以上的混合元素時，如FePt、CoPt, SmCo, NdFeB, SmFeN等，所述的高溫煅燒過程可以在無氧氛圍中進行，得到單質合金納米顆粒，或者在硼、碳、氮等氣體中的一種或兩種氣體存在的氛圍中進行，得到合金化合物納米粒子。作為優(yōu)選，該高溫煅燒過程在惰性氣體保護氛圍中進行，所述的惰性氣體包括但不限于N2、He或Ar氣等。更優(yōu)選地，在煅燒過程中首先通入惰性氣體排除空氣，再通入體積比為惰性氣體和H2的混合氣體，該混合氣體中，惰性氣體和H2的體積比優(yōu)選為70:30-97:3，最優(yōu)選為95:5 ;該混合氣體流量優(yōu)選為10-400ml/min。
[0012]當所述的納米顆粒為合金納米顆粒、金屬化合物納米顆粒時，控制煅燒溫度高于所述合金或金屬化合物的成相溫度，使金屬元素以基片為載體在一定氣氛下進行晶粒生長。
[0013]當所述的納米顆粒為合金納米顆粒、金屬化合物納米顆粒時,作為優(yōu)選,在惰性氣體保護氛圍中冷卻至室溫。
[0014]所述的金屬前驅體是包含所述金屬元素的化合物、絡合物等，包括但不限于該金屬元素的鹽、酸等。
[0015]當所述的金屬元素為鐵時，金屬前驅體包括但不限于乙酰丙酮鐵、羰基鐵、乙酸亞鐵中的一種或幾種的混合物。
[0016]當所述的金屬元素為鉬時，金屬前驅體包括但不限于乙酰丙酮鉬、氯鉬酸等中的一種或幾種的混合物。
[0017]當所述的金屬元素為鈰時，金屬前驅體包括但不限于乙酰丙酮鈰、乙酸鈰、草酸鈰等中的一種或幾種的混合物。
[0018]當所述的金屬元素為鈷時，金屬前驅體包括但不限于乙酰丙酮鈷、硝酸鈷等中的一種或幾種的混合物。
[0019]所述的有機溶劑包括但不限于乙醇、正庚烷、正己烷、苯、甲苯，氯仿等中的一種或幾種的混合。
[0020]所述的基片由耐高溫材料構成，因此能夠耐受所述的煅燒溫度。該基片材料包括但不限于S1、SiN、Si02、Mg0、C等中的一種材料或幾種的復合材料。
[0021]所述的高溫煅燒爐不限，包括管式爐等。
[0022]作為優(yōu)選，在煅燒過程中，升溫速率為1°C /min-10°C /min。
[0023]作為優(yōu)選，當溫度升至煅燒溫度后進行保溫處理，保溫時間優(yōu)選為l-60min。
[0024]作為優(yōu)選，將金屬前驅體溶液進行超聲攪拌，以提高金屬前驅體的均勻性。
[0025]綜上所述，本發(fā)明采用在基片上生長納米顆粒，首先將金屬前驅體溶液承載在基片表面，蒸發(fā)溶劑后得到承載著金屬前驅體顆粒的基片，然后直接高溫煅燒該基片，使金屬前驅體顆粒進行熱分解反應而除去其中除金屬元素之外的其余元素，對于合金、化合物納米顆粒的制備，控制其煅燒溫度高于該合金或化合物的成相溫度，使該合金或化合物以基片為載體進行晶相生長，從而得到具有化學和磁有序相的金屬納米顆粒，其粒徑尺寸為Ι-lOOnm。與現有技術相比，
[0026](I)將金屬前驅體溶液承載在基片表面，一方面由于液相特征該溶液薄鋪于基片表面，有利于金屬前驅體顆粒的分散，當溶劑蒸發(fā)后得到均