[發(fā)明專利]磁性納米顆粒周期性填充氮化硼竹節(jié)狀納米管制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810010543.6
• 申請日: 2008-03-05
• 公開（公告）號: CN101525766A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 成會明;陳志剛;李峰;逯高清
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C30B29/38
• 分類號: C30B29/38;C30B29/62;C30B25/00;C01B21/064;H01F1/01
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發(fā)明涉及氮化硼納米管的制備技術，具體為一種磁性納米顆粒周期性填充 的氮化硼竹節(jié)狀納米管制備方法。通過在化學氣相沉積爐中添加浮動催化劑，控 制合成磁性納米顆粒的周期性填充的氮化硼竹節(jié)狀納米管，該納米管具有高穩(wěn)定、 強鐵磁性和優(yōu)越陰極射線發(fā)光等特性。

背景技術

由于一維納米材料獨特的結構，決定了很多不同于相應的塊體材料的優(yōu)異性 能，如表面效應和量子尺寸效應等。與零維納米結構(納米顆粒)相比，一維納 米材料提供了一種更加理想的研究量子限域效應對電運輸、熱傳導、光學和機械 性能影響的模型體系，不僅對介觀物理學具有重要的理論意義，而且在納米微電 子元器件、納米光電轉換器以及納米復合材料等多個領域表現(xiàn)出了誘人的應用前 景。

氮化硼和石墨或金剛石的結構十分相似，其中六方氮化硼類似于石墨的層狀 結構，其晶胞參數(shù)(a＝0.2504nm；c＝0.6660nm)和石墨(a＝0.2464nm；c＝0.6708nm) 也幾乎相同，因而氮化硼也可形成納米管狀結構。理論研究和實驗證明，氮化硼 納米管是寬能隙(約為5.5eV)半導體，與碳納米管的電學性能明顯不同，其電學性 能與其直徑和手性無關。氮化硼納米管作為寬帶隙材料具有優(yōu)異的物理性質和良 好的化學惰性，表現(xiàn)出穩(wěn)定均勻的電學特性，是制作高可靠性器件與電路的理想 電子材料之一；同時還具有極好的化學穩(wěn)定性、耐熱性、導熱性、耐腐蝕性和高 溫下較高的機械強度以及短波超紫外發(fā)光特性，是制作超紫外短波發(fā)光器件的理 想材料之一。如何獲得高結晶性、結構均一的氮化硼納米管是研究性能的關鍵。

磁性單質納米顆粒，由于其高的化學活性，室溫下就容易被氧化，無法實現(xiàn) 高溫作業(yè)，超高穩(wěn)定的氮化硼包覆可以理想的解決實際應用的難題，獲得周期性 磁性納米顆粒填充的氮化硼竹節(jié)狀納米管，為拓展理論研究研究單個半導體和鐵 耦合的單磁疇提供了一種理想的結構單元，還為制作高可靠性磁學器件、發(fā)光元 件與納米微電路提供了一種理想的結構單元。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種磁性納米顆粒周期性填充的氮化硼竹節(jié)狀納米管 制備方法，其納米管的結構特征磁性納米顆粒在氮化硼竹節(jié)狀納米管節(jié)點處的周 期性填充，性能特征是高穩(wěn)定、強鐵磁性和優(yōu)越的紫外和可見光的陰極射線發(fā)光 特性。通過浮動催化劑法，選擇低蒸發(fā)溫度的催化劑，控制氣氛和反應溫度，催 化反應氨氣達到磁性納米顆粒裝填量和氮化硼竹節(jié)狀納米管直徑和長度的控制。

本發(fā)明的技術方案是：

一種磁性納米顆粒周期性填充氮化硼竹節(jié)狀納米管制備方法，它是采用浮動 催化法制備高穩(wěn)定和強鐵磁性，具有優(yōu)越陰極射線發(fā)光磁性納米顆粒周期性填充 的氮化硼竹節(jié)狀納米管制備方法。該方法主要由以下兩步法完成：第一步，前驅 體制備；第二步，磁性納米顆粒周期性填充的氮化硼竹節(jié)狀納米管控制合成。

1.前驅體制備

按一定化學配比的硼粉、氧化硼、磁性金屬氧化物(氧化鐵、氧化鈷、氧化 鎳、氧化錳、稀土氧化物之一種或多種)，硼粉、氧化硼、磁性金屬氧化物的比例 范圍如下，硼粉∶氧化硼∶磁性金屬氧化物按照質量比1∶1-10∶1-5混合，在高 壓氨氣氣氛(5-10個大氣壓)中高能球磨1-10個小時獲得富含N的B-N-O-M(M 為磁性金屬：鐵、鈷、鎳、錳、稀土金屬之一種或多種)前驅體，前驅體B-N-O-M 的原子比具體范圍：10∶0.1-1∶1-20∶0.2-6。

本發(fā)明中，稀土氧化物可以為氧化釔、氧化鈰、氧化鐿、氧化釹或氧化銪等。

2.磁性納米顆粒周期性填充的氮化硼竹節(jié)狀納米管控制合成