[發明專利]一種單分散釹鐵硼納米粒子的制備方法

有效

• 申請號: 201410193445.6
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN105081338B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 杜娟;魏昊;劉克霞;閆阿儒;夏衛星;張健;劉平
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22;H01F1/057;H01F1/06;B82Y40/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司11327
• 代理人: 單英

技術領域

本發明屬于磁性納米材料技術領域，具體涉及一種單分散釹鐵硼納米粒子的制備方法。

背景技術

釹鐵硼磁性材料在諸多領域已得到廣泛引用。目前，通過傳統的物理方法制備釹鐵硼磁性材料早已實現了大規模產業化，但是利用這些物理方法制備得到的一般為塊體或者粉體材料，其晶粒尺寸為微米或者亞微米。

相對而言，化學方法在合成納米材料方面具有獨特的優勢，迄今為止，在合成金屬氧化物、單質以及合金方面已有大量研究和報道。然而，當納米粒子含稀土元素時，由于稀土元素具有高的還原電勢，與過渡元素差異明顯，因此制備成分均勻的該多元素納米粒子的難度很大，例如，截止目前還未用化學方法制備得到粒度可控的單分散的Nd₂Fe₁₄B納米粒子。

發明內容

本發明的技術目的是提供一種單分散釹鐵硼納米粒子的制備方法，該方法簡單易行，能夠制得粒徑尺寸均勻、高分散度的釹鐵硼納米粒子。

為實現上述技術目的，本發明人經過大量實驗探索后，將高溫溶劑熱合成方法與高溫固相還原方法相結合，制得了單分散的、尺寸在50～100nm的Nd₂Fe₁₄B納米顆粒。

本發明的技術方案如下：一種單分散釹鐵硼納米粒子的制備方法，包括如下步驟：

(1)惰性氣體保護下，將鐵、釹、硼元素的前驅體、有機絡合劑與有機溶劑均勻混合，加熱至80～160℃，使有機絡合劑與金屬前驅體發生絡合反應；

(2)在步驟(1)得到的反應產物中加入表面活性劑并加熱至前驅體分解溫度，然后冷卻至室溫，得到NdFeO₃-Fe₃O₄-B₂O₃多晶氧化物粒子，洗滌并分散于正己烷中，得到多晶氧化物粒子溶液；

(3)惰性氣體保護下，將鈣元素前驅體、表面活性劑與有機溶劑均勻混合，加熱至預反應溫度，使鈣元素前驅體發生分解反應并與表面活性劑分子結合；然后加入步驟(2)得到的多晶氧化物粒子溶液，加熱至250～350℃，然后冷卻至室溫，分離固體產物并干燥，得到NdFeBO_X@CaO粒子，即CaO包覆的NdFeO₃-Fe₃O₄-B₂O₃多晶氧化物粒子；

所述的鈣元素前驅體與NdFeBO_X多晶氧化物粒子的摩爾比大于或等于3:1，優選為大于或等于5:1；

(4)在惰性氣體保護下，將NdFeBO_X@CaO粒子與金屬鈣顆粒混合后壓制為塊體，然后放入加熱爐，在還原性氣體氛圍中升溫至700～1000℃，之后冷卻至室溫、破碎、洗滌、干燥后得到Nd₂Fe₁₄B@CaO產物粒子；

所述的鈣顆粒與NdFeBO_X@CaO粒子的摩爾比大于或等于3:1，優選為大于或等于5:1。

所述的步驟(1)中，鐵、釹、硼元素的前驅體不限，例如包括該鐵、釹或硼元素的無機鹽、酸以及有機金屬絡合物。例如，鐵元素的前驅體包括但不限于乙酰丙酮鐵、氯化鐵、硝酸鐵等無機鹽或者有機金屬絡合物；釹元素的前驅體包括醋酸釹、硝酸釹等無機鹽或者有機金屬絡合物；硼元素的前驅體包括硼酸、氧化硼等無機鹽或者含硼化合物。

所述的步驟(1)中，有機絡合劑能夠與鐵、釹、硼元素的前驅體發生絡合反應，該有機絡合劑不限，例如可以是長鏈有機分子，包括長鏈酸、胺、脂、酯以及腈類化合物等，具體可以是油胺、油酸等中的一種或兩種以上的混合。

所述的步驟(1)中，有機溶劑不限，包括長鏈有機物，有機長鏈的烴、醇、酸、胺、醚以及酯類等。

作為優選，所述的步驟(1)中，釹元素的前驅體為醋酸釹，有機絡合劑為油胺；鐵元素的前驅體為乙酰丙酮鐵，有機絡合劑為油酸。

作為優選，所述的步驟(1)中，金屬前驅體中Nd元素與Fe元素的摩爾比為0.6：1.2，最優選為0.88。

作為優選，所述的步驟(1)中，加熱溫度為100～150℃，最優選為120℃。

作為優選，所述的步驟(1)中，反應時間不少于2小時。

所述的步驟(2)中，表面活性劑用于防止納米粒子團聚，該表面活性劑不限，包括陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑等，例如十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉等。