[發明專利]一種鈷納米纖維的溶劑熱制備方法

有效

• 申請號: 201210516959.1
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102941355A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 齊民;董旭峰;劉俊鵬;趙紅
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B82Y40/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，具體涉及一種鈷納米纖維的溶劑熱制備方法。

背景技術

鈷納米材料具有獨特的光電磁和催化特性，在單電子器件、超高密度信息存儲、磁流體、催化劑和生物抗癌藥物等方面具有廣闊的應用前景。一維鈷納米纖維具有獨特的量子傳輸效應、超強的機械強度、較高的發光效率和顯著的熱電效應，是納米材料領域的研究熱點之一。制備直徑均勻、柔順性好的鈷納米纖維是實現其實用化的基礎。

據《Rare?Metal?Materials?and?Engineering》2012，41（9）：1527~1530報道，以水合草酸鈷納米棒為前驅體，在Ar氣氛中于360℃下，通過熱分解過程可制備納米金屬鈷纖維。然而從其掃描電鏡可以看出生成物為條帶狀，且條帶之間堆疊粘連較嚴重。

分子自組裝法是利用分子之間的相互作用組裝成有序的納米結構。《Nano?Letter》2004，4(11)：2299~2302報道了碳氟化合物在Co₃C或Co粒子表面緩慢地催化分解，形成碳納米管，同時，Co₃C或Co粒子通過取向連接在碳管內部形成Co納米線。然而這種方法將鈷納米線生長在碳管內部，雖然可以防止其氧化，但是對其磁性能是不利的，并且該微觀反應過程及其復雜難控。

軟模板法是采用表面活性劑中的孔相，即用棒狀膠束微乳液為模板，在其孔道中導向納米材料的生長。據《高等化學學報》2003，24（6）：986~988報道，將微乳液技術與溶劑熱技術相結合,?利用溶致液晶隨溫度變化而發生的相變行為,?可制備多級結構的鈷納米纖維，然而透射電鏡照片表明，該方法制備的鈷納米纖維是由平均粒徑為5nm的納米顆粒聚結而成的，存在直徑不均勻、柔順性差、易斷裂等缺點。申請號為?CN?101698234B的發明專利提供了一種金屬鈷納米線的化學制備方法，該方法以乙二醇和表面活性劑共同形成軟模板，以水合肼為還原劑，可制備出直徑為100~800nm，長度達到2.0~10.0μm的鈷納米線。但從其掃描照片中可以發現這種納米線也是由納米級的鈷球組合而成，且鈷納米球的粒徑存在較大差異、相鄰鈷納米球之間結合薄弱。

綜上所述，現有的鈷納米纖維的制備方法均存在一定的缺陷，難以制備出直徑均勻、柔順性好的鈷納米纖維。

發明內容

本發明的目的是提供一種鈷納米纖維的溶劑熱制備方法，克服已有鈷納米纖維制備方法存在的柔順性差、直徑不均勻的缺陷。

本發明的技術方案如下：

1、反應溶液的制備

以乙二醇為溶劑，按溶液鈷鹽0.05~0.2mol/L、乙二胺2~4mol/L、NaOH?0.5~1mol/L、聚乙烯吡咯烷酮5~10g/L、聚氧乙烯月桂醚?Brij30?1~5ml/L比例配制，磁力攪拌50~70分鐘?。

所述的鈷鹽是乙酸鈷、鹽酸鈷、硝酸鈷、硫酸鈷之中的任一種。

所述的NaOH以去離子水溶液的方式加入到反應溶液中。

2、鈷納米纖維制備

將按上述方法制備好的溶液移入反應釜中，填充度為50%~70%，將反應釜的蓋旋緊后置于加熱爐內加熱至180~190℃，反應20~40小時，生成鈷納米纖維。生成的鈷納米纖維經離心分離后，用無水乙醇洗滌2~3次，干燥收集。

本發明的效果和益處是在兩種表面活性劑（聚乙烯吡咯烷酮PVP和聚氧乙烯月桂醚?Brij30）和乙二胺共同作用下，還原鈷沿著(001)方向線型生長成為直徑均勻、柔順性好的鈷納米纖維；該制備方法工藝簡單、成本低廉且適合工業化生產。

附圖說明

圖1是實施例1制備的鈷納米纖維的SEM照片圖。

圖2是實施例1制備的鈷納米纖維的TEM照片圖。

圖3是實施例2制備的鈷納米纖維的SEM照片圖。

圖4是實施例2制備的鈷納米纖維的X射線衍射譜圖。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式。

實施例一：

1、反應溶液的制備

以乙二醇為溶劑配制前驅液，各反應物濃度如下所示：

2、鈷納米纖維的制備

將上述溶液移入反應釜中，填充度為50%，將反應釜的蓋旋緊后置于加熱爐內加熱至180℃，保溫36小時，待反應釜完全冷卻后打開，將生成的黑色沉淀離心分離后，用無水乙醇洗滌3次，然后在50℃烘干24小時。所得產物的SEM照片如圖1所示，TEM照片如圖2所示。

實施例二：