[發明專利]一種無模板電沉積SmCo納米線的制備方法

在審

• 申請號: 201610006127.3
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105648477A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 李冰;陳宇琦;陳剛;施宇康
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C25C5/02
• 分類號: C25C5/02;C25C7/02;B22F1/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 李鴻儒

技術領域

本發明涉及離子液體電沉積工藝領域，具體地說，是一種無模板電沉積 SmCo納米線的制備方法。

背景技術

SmCo合金作為第一代和第二代永磁材料，因其較高的居里溫度、矯頑力 和磁能積，具有重要的應用價值，適用于微電子機械系統和高密度磁記錄材料。 經典的稀土永磁材料制取方法如粉末冶金、磁控濺射等方法具有成本高、工藝 要求高的缺點。相比于以上方法，電化學沉積能夠控制形貌和成分，設備簡單， 操作方便，生產效率高。然而，由于Sm的標準電極電位較負，在水溶液中電 沉積受限，只能夠通過熔鹽電沉積實現。通常，高溫熔鹽電沉積需要300℃以 上的溫度，對實驗條件要求苛刻，同時，高溫條件下很難得到納米級的沉積物。 納米材料的直徑在1nm-100nm，具有小尺寸效應和表面效應。納米級磁性材料 由于尺寸較小從多疇變為單疇，因而具有高矯頑力、大信噪比和強磁性，因而 得到了更多的關注，低溫電沉積納米材料受到越來越多的關注。低溫熔鹽(離 子液體)具有更寬的電化學窗口、良好的導電性、低的蒸汽壓和穩定的化學性 質能夠應用于電沉積金屬和研究，可以實現活潑金屬的電沉積。近年來使用離 子液體電沉積金屬、合金的報道也越來越多。

V.Neu等采用脈沖激光沉積的方法制取了SmCo薄膜和NbFeB薄膜，研 究了稀土元素對結構和磁性的影響，但是這種方法存在著成本高、效率低、組 成不易控制等缺點。電沉積法成本較低，通過控制陰極電位和電流密度能夠很 好得控制沉積物成分。J.P.Zhang等在水溶液體系中沉積出了納米級的SmCo 顆粒薄膜，并研究了其磁性能，但是水溶液電沉積會有副反應發生，電流效率 低，產物不純等問題。李加新等在低溫熔鹽中電沉積出了SmCo合金薄膜，避 免了副反應的發生，并且分析了樣品退火前后的晶相和磁性能變化。與一般的 磁性薄膜相比，規則排列的納米線具有更大的磁記錄面積，具有優異的磁各向 異性，適用于高密度磁記錄材料，人們對此進行了大量的研究。P.-X.Yang等 利用氧化鋁模板法，從Co-EMIC-乙二醇體系中電沉積出了Co納米線，但是， 這種方法需要在實驗前制取模板，實驗后溶解模板。相比而言，無模板法電沉 積簡單，省時。Y.-T.Hsieh等利用EMIC這種離子液體，直接電沉積出了Al、 CuSn、FeCoZn和Co等納米線。至今還未有無模板法直接電沉積SmCo納米 線的報道，因此，尋求一種能夠直接電沉積SmCo合金的方法，解決SmCo納 米線電沉積困難和模板法費時費力的問題勢在必行。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無模板電沉積SmCo納米線的方法，有效解決 了模板法費時費力的問題，大大簡化實驗流程。SmCo納米線作為磁性材料， 大的長徑比能夠有效的提高磁記錄面積。

本發明的一種無模板電沉積SmCo納米線的方法可通過如下具體方式實 現：

一、電極前處理，利用三電極體系進行沉積實驗，以鎢、鉬、鐵、貴金屬 鉑和金等做工作電極，鈷片或者石墨作為對電極，Co²⁺/Co電極為參比電極， 其組成為鈷絲浸入含有40:60mol％CoCl₂-EMIC離子液體的多孔玻璃管內。使 用前，所有電極需要用逐細的砂紙打磨至鏡面，石墨、鈷片與鈷絲用丙酮超聲 20min洗去有機物，再用去離子水清洗烘干備用。工作電極要先用2M硝酸 (HNO₃)溶液超聲20min洗去氧化物，再用丙酮超聲20min洗去有機物，最 后用去離子水清洗后烘干備用。將所有電極組裝成電解池后放入手套箱內；

二、配制電解液，在手套箱中按照一定摩爾比稱取SmCl₃、CoCl₂和EMIC， 混合均勻后，以0.5℃/min的速度加熱，在120℃下保溫2h除去水分，攪拌均 勻后即可得到藍色離子液體SmCl₃-CoCl₂-EMIC；

三、電化學測試，設置參數對不同的離子液體進行循環伏安測試，以確定 Co和Sm的沉積電位，掃描范圍為0.6V～-1.3V，掃描速度50mVs^-1，如圖2 所示，圖2中出現了三個還原峰B、C、D。在電位為-0.5V的峰B與峰A類似， 代表了Co的還原。峰C和峰D出現在-0.85V，代表了SmCo共沉積；