[发明专利]高温铁磁铝钴氧化物平行取向纳米片阵列材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种高温铁磁铝钴氧化物平行取向纳米片阵列材料的制备方法，属于纳米材料技术领域。以Alsubgt;50/subgt;Cosubgt;50/subgt;合金甩带片为前驱体母合金和基底，联合利用水热法和去合金法，在Alsubgt;50/subgt;Cosubgt;50/subgt;合金甩带片表面自组装形成垂直于基体的铝钴氧化物平行取向纳米片阵列材料。平行取向纳米片的平行方向与基体晶粒的[001]晶向一致。此外，该铝钴氧化物纳米片阵列材料具有高温铁磁性，居里温度达919K，最大磁饱和强度达5.22emu/g。本发明克服了当前原位制备平行取向纳米片过程中纳米片的片层方向难以控制的技术难题，且制备工艺简单，生产成本低廉，具备大规模生产的优势，在纳米铁磁体材料方面具有良好的应用潜力。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种高温铝钴氧化物平行取向纳米片阵列材料的制备方法。

背景技术

平行取向纳米材料不仅可以通过强等离子体、电子和激子耦合来提高材料的宏观性能，还可以提供直接且快速的离子、电子或分子传输路径，因此其在传感、催化和储能等诸多工业领域获得了广泛的应用。目前，一维(纳米线、纳米管和纳米棒)平行取向纳米材料是研究和应用最多的材料，如应用于压电纳米发电机的氧化锌纳米线阵列，及应用于场效应晶体管的碳纳米管阵列。二维纳米材料拥有独特的电子、机械和光学特性，这使得大量的二维纳米材料被发现和制备。然而，二维平行取向纳米材料的制备仍然是一个艰难的挑战。与一维平行取向纳米材料相比(仅控制生长方向)，二维平行取向纳米材料的原位制备难点在于同时控制其生长方向和空间取向。

目前，二维平行取向纳米材料的制备有两种策略，一种是原位策略，即在二维纳米材料的生长过程中完成排列；另一种是非原位策略，即先制备任意取向的二维纳米材料，再完成排列。已经报道的大多数二维平行取向纳米材料都是采用非原位方法制备，如可通过旋涂、冰模板、机械剪切和溶液蒸发等方法将杂乱的二维纳米片(MXenes(过渡金属的二维碳化物和氮化物)、氧化石墨烯等)平行堆叠而制备高度有序的层状薄膜。然而，采用原位方法生长的二维平行取向纳米材料大多也都平行基底，致力于实现大片单晶薄膜的制备，很少有研究者将目光投向于原位生长垂直基底的二维平行取向纳米材料。2013年，Chi等人首次报道了利用电子束在基底刻蚀具有一定取向的纳米条纹原位生长垂直基底的砷化镓平行取向纳米片阵列材料的方法，然而此法对实验环境要求苛刻，成本高昂，且无法实现量产(Chi et al,Nano Letter,2013,13,2506-2515)。2018年，Wang等人在金刚石单晶基底上利用晶面外延原位生长了垂直基底的金刚石平行取向纳米片，但由于等效晶面的存在，仍夹杂有不少其他取向的纳米片(Wang et al,Nanoscale,2018,10,2812-2819)。同年，Huang等人报道了利用外加电场原位生长垂直基底的平行取向石墨烯阵列的方法(Huang et al,ACS Applied MaterialsInterfaces,2019,11,1294-1302)。上述生长方法都采用了化学气相沉积法，尽管利用化学气相沉积法制备的二维平行取向纳米材料具有良好的晶体质量，但它一般需要高的反应温度(高于500℃)和真空环境，这大大限制了其基底的选择和大规模生产。此外，利用化学气相沉积法制备的二维纳米材料大都仅垂直于基底，而不能互相平行，这再次证明了该方法的局限性。有鉴于此，如何发明一种简单的、可量产的和低成本的原位制备二维平行取向纳米材料的方法已成为本领域的主要研究方向之一。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的目的在于提供一种铝钴氧化物平行取向纳米片阵列材料的制备方法，用以解决目前通过原位制备垂直基底的平行取向纳米片阵列材料时存在的空间取向杂乱、成本高、环境要求高和效率低等的技术问题。基于本发明所提供方法制备得到的铝钴氧化物平行取向纳米片阵列材料具有良好的高温铁磁性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的目的之一是公开了一种高温铁磁铝钴氧化物平行取向纳米片阵列材料的制备方法，其特征包括以下步骤：