磁性纳米晶探究现状及发展趋势

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1、磁性纳米晶探究现状及发展趋势磁性纳米晶因具有小尺寸效应、量子尺寸效应、宽频带强吸收等一系列特性，在磁流体、磁共振成像、催化、磁记录材料等领域有着广泛的应用。重点对磁性纳米晶目前的研究水平和器件应用概况进行了综述。磁性纳米晶研究现状除金属和半导体纳米材料外，磁性纳米材料也是很重要的一类，由于它们在医学、药学、生物技术等方面有着巨大的潜在用途，尤其是具有在外磁场下可控运动的特点，使得它们一直是材料科学和化学研究的热点。另外，金属纳米粒子如Co、Fe、Ni在磁记录工业中有重要的用途，纳米粒子能用于磁盘制作，纳米棒能用于磁记录。通常研究的无机磁性材料主要包括铁、钻、镰、猛及其合金、氧化物，本部分主

2、要介绍它们的单质、合金及氧化物的非水相合成。Park等以Fe(CO)5为反应底物，在TOPO中分解首先得到了球形的Fe纳米晶，为了使Fe(CO)5完全分解需要达到34CTC的高温。他们利用前一步生成的Fe纳米晶为晶种，通过再次加料得到新的产物，将新的产物在二-十二烷基二甲基澳化铁(DDAB)的毗唳溶液中回流制得了单分散的棒状的Fe纳米晶，棒的结构可以通过调节DDAB在毗唳中的浓度在控制。在此基础上他们通过在辛醯中分解Fe(CO)5先制备了球形Fe纳米晶后，用三甲基氮氧化物进行氧化得到了高结晶度的单分散球形Y-Fe203纳米晶。Dumestre等在还原气氛中以Fe[N(SiMe3)2]2为前

3、驱体，十六胺和油酸(或十六烷基氯化铁)为溶剂，在15(TC下，制得了边长为7nm的立方体。这些立方体沿着晶轴紧密排列，形成超晶格结构。Puntes等以三辛基氧化麟和油酸为稳定剂，在间氯代苯中加热分解八疑基二钻制备出了钻纳米颗粒，并发现反应起始阶段生成的产物为棒状，随着时间的延续逐渐变为球形，相态也有hep变成E态。通过改变两种稳定剂的配比及反应物浓度，也可以实现对所得Co纳米晶形貌和尺寸的精确控制。他们随后报道了在线性结构的胺中快速分解八疑基二钻制备出了盘状的hep结构的Co纳米晶,其它的稳定剂,如三辛基氧化麟、油酸可以用来调节产物的分散性、结构及溶解度。盘状的纳米晶具有铁磁性能自发组装成

4、长的带状结构。Murray等以Co(CH3C00)2?4H20为反应底物，油酸和三辛基氧化麟为稳定剂，二苯瞇为溶剂，在惰性气氛中，注入还原剂1,2-十二烷基二醇反应制得hep结构的Co纳米晶，经过尺寸选择分离后，产物的粒径分布误差约为5%。在反应过程中，通过调节稳定剂和钻盐的量或调节有机麟的用量来实现纳米晶尺寸的控制。进一步在二苯瞇中，以油胺和三丁基氧化麟为稳定剂，分解八炭基二钻制备出了有多重挛晶组成的FCC结构的Co纳米晶。Dumestre等在苯甲瞇中，氢气氛下分解Co(n3-C8H13)(n4-C8H12)制备出了hep结构的Co纳米晶，通过改变反应条件可以使产物选择性的生成尺寸均匀的

5、粒状，棒状甚至线状。他们还研究了纳米晶的结构和所用烷基链长短的关系，提出了纳米棒的生成可能是超分子组装或稳定剂在溶液中的动力学因数造成的。值得提出的是，这和以前提出的稳定剂选择性吸附导致棒的产生有很大的不同，为棒的生长机理提供了很好的思路。随后，他们又报道在相同的条件下，以十六胺和硬脂酸为稳定剂，制备出了又Co纳米棒组成的2D和3D结构，并发现纳米颗粒之间的自组装先于它们之间的耦合。Cordente等以Ni(COD)2为前驱体，十六胺或三辛基氧化麟为稳定剂，在氢气氛中，制备出了各种形貌的Ni纳米晶，当十六胺的用量十倍于Ni时，可以得到尺寸单一的棒状结构。同时他们还发现十六胺稳定的Ni纳米棒

6、的饱和磁性强度和块体的相似，证明表面配位的胺基不会影响Ni的磁性，这和以前报道的T0P0保护的Ni后很到的不同。Park以Ni(acac)2为前驱体，以油胺和三苯基氧化麟为稳剂和溶剂制备出了不同粒径的Ni纳米晶，由于纳米Ni的金属性很强，在空气中进一步氧化可以得到不同粒径的NiO纳米晶，他们研究还发现，Ni纳米晶对Suzuki偶联反应有很强的催化活性。我们进一步研究表明通过控制反应的温度，可以选择性的生成Ni和NiO纳米晶。我们课题组在油胺中通过分解另一种配合物Ni(CH3CCHCCH3O)2(NHCH2CH2NH)也制备出了不同粒径的Ni纳米晶。1999年,Alivisatos研究小组率

7、先将合成高荧光效率、形貌可控的II-IV族半导体纳米晶的方法用于油溶性的V-Fe203磁性纳米晶的合成。他们先将高沸点的三辛胺溶剂和溶解有铜铁试剂和铁的络合物的辛胺溶液分别在1109和6(TC通入氮气除去水和氧，然后将三辛胺加热至300°C在剧烈搅拌下迅速注入铜铁试剂和铁的络合物的辛胺溶液，加热回流30min后冷却至室温，经过粒径选择性沉淀处理后，得到平均粒径为10nm的Y-Fe203磁性纳米粒子。Hyeon等在以前工作