[发明专利]一种核壳异质结构磁性纳米线及其制备方法与应用

说明书

本发明公开的是一种核壳异质结构磁性纳米线及其制备方法与应用，属于纳米线材料技术领域。核壳异质结构磁性纳米线中以铁纳米线为核、银为壳，采用磁场辅助诱导液相还原法，结合层‑岛生长模式制备，具有优良的导电性、抗氧化性耐腐蚀性和吸波性能。核壳异质结构磁性纳米线中铁磁性纳米线中Fe和Ag的摩尔比为1:0.3‑1.1，最小反射损耗达到‑58.69dB，小于等于‑10dB反射率的有效吸收带宽5.78‑13.10GHz。本发明具有条件温和、设备简单、重复性好、周期短、可规模化生产等优点，在微波吸收、电催化、柔性透明导电薄膜、表面增强拉曼光谱等方面有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米线材料技术领域，具体涉及一种核壳异质结构磁性纳米线及其制备方法与应用。

背景技术

铁磁性纳米线是纳米级别的铁原子按照一定的方向堆叠生长的一堆纳米材料。纳米级别的尺寸与独特的结构，使得铁磁性纳米线表现出许多体相材料不具有的独特物理效应，主要包括小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应等。现有纳米线的制备方法中，以气相沉积法、模板合成法、原位还原法等。现有制备方法涉及合成形貌稳定、结构均匀的铁磁性纳米线。铁价格低廉，同时单分散铁磁性纳米线具有较好的导电、导热和机械性能和突出的电磁特性。但是铁磁性纳米线金属材料具有非常活泼的化学性质，在自然条件下容易被氧化，这就会破坏材料原有的电磁吸收性能。中国专利文献(CN201810949570.3)公开了一种双金属钴基核壳材料的制备方法，采用原位金属置换法，制得了以Co为核，Ag或Cu为壳的复合型双金属钴基壳材料。上述材料的制备存在高温能耗大、对设备要求严格、条件苛刻、微波吸收性能不好、易氧化等缺点，因此开发简易的、吸波性能优良的复合材料成为科研人员研究的新方向。

为了克服上述方法存在的问题，本发明采用磁场辅助诱导液相还原法制备核壳异质结构磁性纳米线材料，并且可以通过反应时间、铁磁性纳米线与金属银盐的摩尔比等参数调控核壳异质结构磁性纳米线的结构。本方法制备过程更加简单易行，所用原料均为廉价常见原料，制备成本较低。所制备的核壳异质结构磁性纳米线具有优异的抗氧化性、耐腐蚀性和吸波性能，在微波吸收与屏蔽、电催化，汽车尾气净化、柔性透明导电薄膜、超大规模集成电路、表面增强拉曼光谱等领域将有广泛的应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种核壳异质结构磁性纳米线的制备方法；本发明的目的之二在于提供一种核壳异质结构磁性纳米线；本发明的目的之三在于提供一种核壳异质结构磁性纳米线在制备同轴环吸收微波中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种核壳异质结构磁性纳米线，所述核壳异质结构磁性纳米线中以铁磁性纳米线为核、银为壳；其中所述铁磁性纳米线中Fe和Ag的摩尔比为1:0.3-1.1；所述核壳异质结构磁性纳米线的直径为80-140nm，长度为5-30um，长径比为35-375。

2.上述核壳异质结构磁性纳米线的制备方法，所述方法为液相还原法结合层-岛生长模式，具体包括如下步骤：

将铁磁性纳米线加入去离子水中，超声使铁磁性纳米线分散均匀后，向铁磁性纳米线水溶液中加入分散剂进行分散，施加平行磁场，继续加入6-22mmol/L的硝酸银溶液，搅拌使其混合均匀，加入1.6-2.4mol/L还原剂，反应20-35min后静置5-10min，离心、清洗后，用钕铁硼磁铁进行收集，即可得到所述核壳异质结构磁性纳米线。

优选的，所述铁磁性纳米线水溶液中，铁磁性纳米线的浓度为18-21mmol/L、分散剂的溶度为2-5g/L；所述铁磁性纳米线水溶液、分散剂和还原剂的体积质量比为1:2-5:1，L:g:L。

优选的，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、甘油、乙二胺四乙酸盐、氨三乙酸钠、焦磷酸钠、乙二胺四甲叉磷酸钠、焦磷酸钾、二乙烯三胺五羧酸盐或氯化铵中的任意一种或几种。

优选的，所述还原剂为水合肼、硫酸肼、甲醛或二甲基氨硼烷中的任意一种或几种。