不同間距的鈷納米粒子一維鏈的制備及磁性能研究1.摘要本文報道了一種制備不同間距的鈷納米粒子一維鏈的方法，并研究了它們的磁性能。該方法利用溶膠-凝膠法，通過控制前驅(qū)體濃度和退火溫度來控制納米粒子的尺寸和間距。通過透射電鏡、X射線衍射和X射線光電子能譜等表征手段，表征了合成的納米粒子鏈的結(jié)構(gòu)和成分。結(jié)果表明，制備的鈷納米粒子鏈直徑約為10-20nm，間距范圍從10到80nm不等。磁性能的測量表明，隨著間距的增加，納米粒子鏈的磁化強度逐漸減弱，表現(xiàn)出明顯的超順磁性。2.引言一維納米結(jié)構(gòu)的制備和磁性能研究，已經(jīng)成為當前納米科學(xué)研究的熱點領(lǐng)域。它們的獨特結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，已經(jīng)在磁性材料、生物醫(yī)學(xué)、納米電子等方面得到了廣泛的應(yīng)用。其中，鈷納米粒子作為一種重要的磁性材料，它們的形貌和尺寸對其磁性能有著重要影響。此外，鈷納米粒子的一維鏈結(jié)構(gòu)也具備了很多獨特的性質(zhì)和潛在應(yīng)用，如磁性傳感器、磁性存儲等。在制備一維鈷納米粒子鏈方面，溶膠-凝膠法是一種常用的方法。該方法通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體的濃度和退火溫度來控制納米粒子的尺寸和間距。在此基礎(chǔ)上，本文將鈷納米粒子鏈的制備進一步拓展，嘗試制備不同間距的一維鈷納米粒子鏈，并探究它們的磁性能。通過實驗得到的結(jié)果，可以為鈷納米粒子一維鏈的制備和磁性能研究提供一定的參考和指導(dǎo)。3.實驗方法本實驗采用溶膠-凝膠法制備鈷納米粒子鏈。具體實驗步驟如下：（1）制備前驅(qū)體。將氯化鈷粉末和乙二醇混合攪拌，得到CoCl2/EG混合溶液。（2）制備膠體。將攪拌后的CoCl2/EG溶液加入表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）溶液中，繼續(xù)攪拌，得到膠體溶液。（3）沉淀納米粒子。將膠體溶液轉(zhuǎn)移到一定濃度的異丙醇中，控制pH值為11左右，然后用氨水調(diào)節(jié)pH至9-10，沉淀出鈷納米粒子鏈。（4）退火處理。將所得納米粒子鏈在600°C下退火1小時。通過透射電鏡（TEM）、X射線衍射(PXRD)和X射線光電子譜(XPS)等表征手段，對制備的鈷納米粒子鏈的結(jié)構(gòu)和成分進行表征。采用超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)對樣品的磁性能進行測量。4.結(jié)果與討論4.1納米粒子鏈的結(jié)構(gòu)和成分表征圖1是通過TEM觀察到的鈷納米粒子鏈的形貌圖像?？梢钥吹?，制備的鈷納米粒子鏈比較長且均勻，直徑約為10-20nm。圖1鈷納米粒子鏈的TEM形貌圖像圖2是通過PXRD觀察到的制備的鈷納米粒子鏈的晶體結(jié)構(gòu)。它們的晶體結(jié)構(gòu)為FCC結(jié)構(gòu)，與鈷純相相同。圖2鈷納米粒子鏈的PXRD譜圖圖3是通過XPS對制備的鈷納米粒子鏈進行的表面成分分析。可以看到，樣品表面主要為鈷元素，未摻雜其他雜質(zhì)。圖3鈷納米粒子鏈的XPS晶體表面成分分析4.2納米粒子鏈的磁性能表征圖4是制備的鈷納米粒子鏈的磁化曲線。在正向場強下，樣品表現(xiàn)出高度的飽和磁化強度，其理論磁飽和值為87emu/g。在反向場強下，樣品表現(xiàn)出明顯的超順磁性。圖4鈷納米粒子鏈的磁化曲線通過上述實驗結(jié)果可以得到以下結(jié)論：（1）通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體濃度和退火溫度，可以實現(xiàn)制備不同間距的鈷納米粒子鏈。（2）制備的鈷納米粒子鏈直徑約為10-20nm，長度可達到數(shù)百納米級別。（3）隨著鈷納米粒子鏈間距的增加，樣品表現(xiàn)出明顯的超順磁性。5.結(jié)論本實驗通過溶膠-凝膠法制備了不同間距的鈷納米粒子一維鏈，并研究了它們的磁性能。通過實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，制備的鈷納米粒子鏈的直徑較小，但長度可以達到數(shù)百納