制備磁性納米材料的研究進展

摘要：文章介紹了國內外磁性納米粒子的研究近況。制備磁性納米材料的方法大致可分為兩類，物理法和化學法，分別介紹了球磨法、濺射法、共沉降法、輻射合成法、液相沉積法、熱液法制備磁性納米材料的研究進展，并比較各種方法的優缺點。

關鍵詞：納米材料；磁性；制備

1 引言

納米科技發展于20世紀九十年代，人們研究發現，當材料尺寸縮小到納米級別時，材料的許多宏觀性能發生很大改變。具有很多特殊性質，如：表面效應、量子尺寸效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應等[1，2]在納米材料研究領域中，磁性材料的研究受到諸多學者的關注，由于磁性的存在，納米粒子的一般性質在磁性納米粒子上有特殊的表現形式，主要表現在超順磁性、高矯頑力和磁化率等方面，使磁性納米材料在許多行業得到了廣泛應用并具有巨大的應用前景。

2 制備磁性納米粒子的物理方法

磁性納米粒子合成的關鍵是防止納米粒子團聚，如果團聚現象出現，會導致材料粒徑不處于納米級別，從而導致失去超順磁性。常用制備納米磁性材料的方法大致可分為兩類，物理法和化學法，物理方法有球磨法、濺射法等，化學方法有共沉降法、輻射合成法、液相沉積法、熱液法等[3，4]。

2.1 球磨法

高能球磨法有成果機械合金化法，是目前最為普遍的制備納米材料的方法，相較于其他制備方法，高能球磨法具有低成本，設備簡單、適合于大規模生產等諸多優點。它的基本原理是在干燥的容器內，通過反復的機械研磨來誘發化學反應或誘導材料組織、結構和性能的變化，使晶粒不斷細化，最終達到納米尺寸，從而得到新材料。但它的缺點是制備的納米粒子易團聚，使粒徑增加，也易混入雜質。

劉琪等采用高能球磨法制備片狀羰基鐵，通過研磨速度和時間的研究發現，增加研磨時間和降低研磨速度均可有效改善電磁性能。在轉速為250r/min，研磨16h時鐵粉出現片狀化結構，以其制備的復合材料當厚度為1.5mm時，其反射率小于-10dB的帶寬為7.5GHz，最低反射率損耗為-29dB；張柯等采用機械球磨方法制備Fe-C單相固溶體納米晶粉體材料，球磨時間大于85h后，顆粒和晶粒尺寸均趨于穩定。Ding以球磨法制備出粒徑約為25nm、磁性能優異的CO0.5Fe2.5O4鐵氧體。

2.2 濺射法

濺射法是在兩金屬板間施加電壓，以濺射方法制備納米微粒。具有可制備不同熔點的納米金屬、制備多組元的納米顆粒和產量較高等優點。潘成福通過對濺射時間、氬氣壓強及兩種金屬比例，用濺射法同時將鐵和氧化鋁濺射到同一襯底制得鐵微粒薄膜。

3 制備磁性納米粒子的化學方法

3.1 共沉降法

共沉降法適用于在Fe2+和Fe3+鹽的水溶液制備高純度納米粒子，Maaz用化學共沉淀法合成了粒徑為15-48nm的CoFe2O4納米顆粒，其矯頑力在28nm附近有最大值。Kuo在一定條件下，用氫氧化鈉沉淀Fe2+、Fe3+成功制備納米級Fe3O4。Tang以相同的方法在100℃制備得到了MnFe2O4三元體系的氧化物。

3.2 輻射合成法

γ射線是一種可以將金屬還原的方法，以輻射法制備的納米材料具有周期短、常溫常壓、純度高等優點。近年來越來越得到研究人員的青睞。趙弘韜以磁場輔助γ射線制備磁性金屬納米粒子，發現磁場的引入可以實現納米鈷及納米鎳的有序排列，且磁場強度對排列程度有較大影響。

3.3 液相沉積法

劉穎在液相還原法制備納米鐵粉過程中加入堿性介質，發現在有堿性介質存在的條件下，納米鐵粉微觀聚集狀態發生變化，呈非晶態；王翠英等在C2H5OH-H2O為溶劑的條件下，通過含鎳鹽對制備的納米鐵進行電化學修飾，制備出多層復合的納米結構；張錫鳳等在12-丙二醇體系中加入多種物質混合共同作為修飾劑，制備多種形貌球型多晶納米鎳。

3.4 熱液法

熱液法包括水熱法和溶劑熱法，熱液法具有價格便宜，具有可調性和操作性強等優點。

Park以高溫熱分解CO2(CO)8來制備鈷納米晶，發現改變外包裹層NaAOT和油酸的用量可以控制生成的鈷納米晶粒徑。彭韜等用溶液合成法制備COFe2O4納米粉體，發現制備的粉體粒徑分布均勻，平均為5nm，熱處理后具有良好的順磁性。

4 結束語

隨著現代科技日新月異的發展，人們對于材料的需求也在逐漸加大，納米磁性材料除具有普通納米材料的基本性能之外，還具有優異的磁學性能，具有廣闊的應用前景。制備納米磁性材料的方法仍然有待發展，這也將對于推動納米材料的開發研究和應用起到積極的作用。

參考文獻

[1]張效巖，王英，張亞非.磁性納米粒子的制備及應用[J].磁性材料及器件，2004，35(6):14-17.

[2]張立德，牟季美.納米材料和納米結構[M]北京，科學出版社，2002:74-79.

[3]鄭方才.磁性納米復合材料的制備及性能研究[D].安慶:安慶師范學院，2012.

[4]馬向東.納米材料的進展及展望[J].水利電力機械，2004，26(2):3537-3541.