[发明专利]一种化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒

说明书

为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒。采用乙酰丙酮钴，氢气无水乙醇，去离子水为原料，所制得的化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。其中，颗粒中Co核的尺寸在45nm，C壳层的厚度在15nm。随沉积温度逐渐升高，C壳层的结晶度更高，且Co核由HCP‑Co和FCC‑Co的混合物逐渐向纯FCC‑Co相转变。由于C壳层的保护作用，Co纳米核在130℃才开始缓慢地氧化，且结晶度高的C壳层对Co核的抗氧化保护效果更加明显。结晶度相对较低的C层更容易被氧化。本发明能够为制备高性能的核/壳结构的Co/C纳米颗粒提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒。

背景技术

化学气相沉积是一种化工技术，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。化学气相淀积是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相淀积法已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。这些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，而且它们的物理功能可以通过气相掺杂的淀积过程精确控制。目前，化学气相淀积已成为无机合成化学的一个新领域。

核壳是由一种纳米材料通过化学键或其他作用力将另一种纳米材料包覆起来形成的纳米尺度的有序组装结构。核壳结构由于其独特的结构特性，整合了内外两种材料的性质，并互相补充各自的不足，是近几年形貌决定性质的一个重要研究方向，在催化、光催化、电池、气体存储及分离方面有着广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒的制备原料包括：乙酰丙酮钴，氢气无水乙醇，去离子水。

化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒的制备步骤为：将原料按实验设计方案称重、配料，配好后倒入球磨机中进行湿磨，球磨时间为24h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加至单柱液压机中进行压制成形。将制好的压坯放入脱蜡-低压烧结一体炉中进行烧结。

化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒的检测步骤为：元素组成采用D250型X射线衍射仪分析，显微结构采用透射电镜检测，热稳定性采用综合热分析仪表征。

所述的化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒，颗粒中Co核的尺寸在45nm，C壳层的厚度在15nm。随沉积温度逐渐升高，C壳层的结晶度更高，且Co核由HCP-Co和FCC-Co的混合物逐渐向纯FCC-Co相转变。

所述的化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒，由于C壳层的保护作用，Co纳米核在130℃才开始缓慢地氧化，且结晶度高的C壳层对Co核的抗氧化保护效果更加明显。结晶度相对较低的C层更容易被氧化。

本发明的有益效果是：

采用乙酰丙酮钴，氢气无水乙醇，去离子水为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒。其中，随沉积温度逐渐升高，C壳层的结晶度更高，且Co核由HCP-Co和FCC-Co的混合物逐渐向纯FCC-Co相转变。所制得的化学气相沉积法制备核/壳结构的Co/C纳米颗粒，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的核/壳结构的Co/C纳米颗粒提供一种新的生产工艺。

具体实施方式

实施案例1：