專利名稱：一種樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及磁性金屬鈷材料，具體涉及一種具有樹枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料，本發明還涉及該材料的制備方法。
背景技術：
微納米材料由于在光、電、磁、熱等方面表現出與塊體不同的物理、化學性能，從而在微納米器件、催化、太陽能電池、藥物靶向材料等方面具有廣闊的應用前景。微納米材料的這些獨特性能，在很大程度上與其微觀形貌有著不可分割的聯系，因此，合成各種特殊形貌的微納米材料并探索“形貌-性能”之間的關系成為微納米科學領域的一個重要研究課題。金屬鈷微納米材料在電子工業、磁性、硬質合金、表面噴涂、化學催化等工業領域作為高性能磁記錄材料、磁流體、活化燒結添加劑等具有許多用途，并且表現出十分優異的性能。微納米鈷粉還對電磁波具有特殊的吸收作用，可作為軍用高性能毫米波隱形材料、可見光-紅外線隱形材料和結構式隱形材料、手機輻射屏蔽材料。現在電子工業向小型化發展，要求使用更細的硬質合金鉆頭加工電路板，而常用的微米碳化鎢粉和鈷粉制造不出這種小直徑的鉆頭，需要O. 5微米以下的碳化鎢粉和鈷粉。樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料由于其獨特的形貌和優異的磁性能、較大的比表面積，使得其在催化、生物傳感器、磁記錄、靶向醫療材料等領域具有良好的應用前景。現有的制備鈷微納米材料的復雜多級結構，基本上采用模板或外加磁場輔助法，該方法存在生產成本高、工藝復雜，難以實現大規模生產的缺陷。為了解決現有模板法存在的`缺陷，本發明采用無模板法合成樹枝狀金屬鈷微納米材料，而目前還未見這方面的相關報道。
發明內容
本發明是為了解決上述現有技術存在的問題，而提供一種樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料及其制備方。本發明是通過以下技術方案實現的
一種樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料，包括樹枝主干和支干，樹枝主干長度為8 15微米，沿著主干兩側分布的支干長度為O. 5^3微米，支干與主干的夾角為55-65度。進一步地，所述的支干與主干的夾角為60度。上述樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，包括以下步驟
(1)將固體氫氧化鈉常溫下溶解于去離子水中，得到濃度為2 25mo I/L的氫氧化鈉溶
液；
(2)將六水合氯化鈷溶液逐滴滴加入步驟(I)所配制的氫氧化鈉溶液中，充分攪拌；
(3)將水合肼逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉移至玻璃容器中，密封，85 95°C下反應9(T360min ；(5)反應結束后用磁鐵分離產物，將產物用去離子水和無水乙醇分別清洗，然后在空氣中40°C烘干，即可得到樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料。進一步地，所述的六水合氯化鈷溶液的濃度為O. 05^3 mol/L。 所述的水合肼的體積濃度為30%。所述的去離子水六水合氯化鈷溶液水合肼的體積比為20:1:0. 2-5。與現有技術相比，本發明具有如下優點
(O相對于模板法或者外加磁場輔助法的復雜工藝，本方法生產成本低、容易實現大規模生產、方便實際工業應用；
(2 )產品重現性好，產物形貌規整；
(3)制備過程中不產生毒害物質，對環境無污染；
(4)所需設備簡易、制備工藝簡單。
圖1是實施例1所制得的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的X-射線衍射(XRD)圖；圖2是實施例1所制得的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的低放大倍數掃描電子顯微鏡
(SEM)照片；
圖3是實施例1所制得的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的高放大倍數透射電子顯微鏡(TEM)照片；
圖4是實施例1所制得的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的X射線能譜圖5是實施例1所制得的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料在常溫下的磁滯曲線圖。
具體實施例方式實施例1
一種具有樹枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，包括以下步驟
(1)將12g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為15 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(O. 5 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3)將O.35 mL水合肼(30%，體積百分比)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉移至50mL玻璃容器中，密封，90°C下反應120 min ；
(5)反應結束后用磁鐵分離產物，將產物用去離子水和無水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。具有樹枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料，其樹枝主干長度為8 15微米，沿著主干兩側分布的支干長度為O. 5^3微米，支干與主干的角度約為60度。圖1是實施例1所得到的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的X-射線衍射(XRD)圖。從圖中可以看出，所有衍射峰均為hep相金屬鈷的衍射峰，說明產物純度非常高。圖2是實施例1所得到的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的低放大倍數掃描電子顯微鏡(SEM)照片。從照片中可以看出，產物中含有大量的樹枝狀金屬鈷，且尺寸分布均一，無團聚。圖3是實施例1所得到的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的高放大倍數透射電子顯微鏡(TEM)照片。從照片中可以看出，該樹枝狀的金屬鈷由主干和支干構成，主干和支干的角度約為60度。圖4是實施例1所得到的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的X射線能譜圖。表明其由Co、C兩種元素組成，其中C元素來源于導電膠。圖5是實施例1所得到的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料常溫下的磁滯曲線圖。可以看出，樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料常溫下呈軟磁特征，其飽和磁化強度為145 emu/g,剩余磁化強度為19.7 emu/g，矯玩力為208 Oe0實施例2
(1)將8g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為10 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(O. 5 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3 )將O. 7 mL水合肼(30%,體積百分比)逐滴滴加入步驟(2 )所得到的溶液中，充分攪
拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉移至50mL玻璃容器中，密封，90°C下反應180 min ；
(5)反應結束后用磁鐵分離產物，將產物用去離子水和無水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。實施例3
(1)將20g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為25 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(O.1 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3)將1.05 mL水合肼(30%，體積百分比)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉移至50mL玻璃容器中，密封，95°C下反應120 min ；
(5)反應結束后用磁鐵分離產物，將產物用去離子水和無水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。實施例4
(1)將12g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為15 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(I mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3)將1.5mL水合肼(30%，體積百分比)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪
拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉移至50mL玻璃容器中，密封，95°C下反應240 min ；
(5)反應結束后用磁鐵分離產物，將產物用去離子水和無水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。
實施例5
(1)將4g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為5 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(2 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3 )將2. 5 mL水合肼(30%,體積百分比)逐滴滴加入步驟(2 )所得到的溶液中，充分攪
拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉移至50mL玻璃容器中，密封，95°C下反應300 min ；
(5)反應結束后用磁鐵分離產物，將產物用去離子水和無水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。實施例6
(1)將8g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為10 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(1. 5 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配置的溶液中，充分攪拌；
(3)將3mL水合肼(30%，體積百分比)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉移至50mL玻璃容器中，密封，90°C下反應360 min ；
(5)反應結束后用磁鐵分離產物，將產物用去離子水和無水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。實施例7
(1)將4g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為5 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(0.05 mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3)將5mL水合肼(30%，體積百分比)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉移至50mL玻璃容器中，密封，85°C下反應90 min ；
(5)反應結束后用磁鐵分離產物，將產物用去離子水和無水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。實施例8
(1)將1.6g固體氫氧化鈉常溫下溶解于20 mL去離子水中，得到濃度為2 mol/L的溶
液；
(2)將ImL六水合氯化鈷溶液(3mol/L)逐滴滴加入步驟(I)所配置的溶液中，充分攪
拌;
(3 )將0. 2 mL水合肼(30%,體積百分比)逐滴滴加入步驟(2 )所得到的溶液中，充分攪
拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉移至50mL玻璃容器中，密封，85°C下反應360 min ；
(5)反應結束后用磁鐵分離產物，將產物用去離子水和無水乙醇分別清洗5次，然后在空氣中40°C烘干，即可得到具有樹枝狀形貌的磁性金屬鈷微納米材料。
權利要求
1.一種樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料，其特征在于，包括樹枝主干和支干，所述的樹枝主干長度為8 15微米，沿著主干兩側分布的支干長度為O. 5^3微米，支干與主干的夾角為 55~65 度。
2.根據權利要求1所述的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料，其特征在于，所述的支干與主干的夾角為60度。
3.權利要求1所述的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將固體氫氧化鈉常溫下溶解于去離子水中，得到濃度為2 25mo I/L的氫氧化鈉溶液；(2)將六水合氯化鈷溶液逐滴滴加入步驟(I)所配制的氫氧化鈉溶液中，充分攪拌；(3)將水合肼逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；(4)將步驟(3)所得到的溶液轉移至玻璃容器中，密封，85 95°C下反應12(T360min ；(5)反應結束后用磁鐵分離產物，將產物用去離子水和無水乙醇分別清洗，然后在空氣中40°C烘干，即可得到樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料。
4.根據權利要求3所述的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，其特征在于，所述的六水合氯化鈷溶液的濃度為O. 05^3 mol/L。
5.根據權利要求3所述的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，其特征在于，所述的水合肼的體積濃度為30%。
6.根據權利要求3所述的樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料的制備方法，其特征在于，所述的去離子水六水合氯化鈷溶液水合肼的體積比為20:1:0. 2-5ο
全文摘要
本發明公開了一種樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料及其制備方，涉及磁性金屬鈷材料。樹枝狀磁性金屬鈷微納米材料，包括樹枝主干和支干，樹枝主干長度為8~15微米，沿著主干兩側分布的支干長度為0.5~3微米，支干與主干的夾角為55-65度。本發明生產成本低、容易實現大規模生產、方便實際工業應用；產品重現性好，產物形貌規整；對環境無污染；所需設備簡易、制備工藝簡單。
文檔編號B22F9/24GK103042229SQ201210573250
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者陳慧玉, 徐春菊, 趙貴哲, 劉亞青, 王曉峰 申請人:中北大學