超高密度磁记录用SmCo5纳米粒子多元醇还原合成机理研究

超高密度磁记录介质要求记录粒子在6nm以下，但此粒度下的粒子因超顺磁现象而丧失记录特性。SmCo5的超顺磁临界尺寸小(约4nm)、磁晶各向异性高，能克服超顺磁现象，进而提高记录密度。但现有方法很难获得6nm以下记录特性好的SmCo5纳米粒子。本项目提出多元醇还原合成思想，并成功地将溶液前驱物直接原位合成为分散性好、形貌可控、磁性能好(Hc=1041Oe)的SmCo5纳米粒子，但是其合成机理、晶核形成和长大理论尚不清楚。为此，本项目拟深入研究多元醇还原合成SmCo5纳米粒子的物相形成热力学和纳米粒子形核长大动力学等机理，阐明粒径和形貌的控制条件，提出SmCo5纳米粒子形核和长大模型，指导研制记录特性好、粒径小(≤6nm)、颗粒规则、粒度均匀及分散性好的SmCo5纳米粒子。本研究成果不仅为新型超高密度磁记录介质研制及其应用奠定理论基础，还丰富了纳米材料和纳米结构的可控制备、可控生长等基础理论。

超高密度磁记录要求介质粒子在6nm以下，此时粒子因超顺磁现象而丧失记录特性。SmCo的超顺磁临界尺寸小（约4nm）、磁晶各向异性高，能克服超顺磁现象，进而提高记录密度。但现有方法很难获得6nm以下记录特性好的SmCo纳米粒子。本项目提出多元醇还原合成思想，并成功地将溶液前驱物直接还原合成为分散性好、形貌可控、磁性能好（Hc=1041Oe）的SmCo纳米粒子。我们采用无毒无机的硝酸盐为前驱体取代剧毒的有机金属前驱体（乙酰丙酮盐），利用多元醇共还原法直接合成铁磁性纳米SmCo颗粒。在合成过程中，Sm3+和Co2+离子从乙醛（CH3CHO）中得到电子，然后被还原成Sm和Co。然而，Sm3+的标准电势远低于Co2+，以至于Co2+会优先被还原，且迅速长大。为了实现两种离子共同被还原，我们添加了醋酸（CH3COOH），进而增加了H+离子浓度，降低了Sm3+的稳定性。通过添加适量醋酸，可以实现Co2+和Sm3+离子的共同还原，进而实现SmCo纳米颗粒的原位合成。最终SmCo纳米颗粒的矫顽力和饱和磁化强度分别达到1041 Oe和55 emu/g。我们合成的纳米颗粒小（5-8 nm）、磁性高，非常适于超高密度磁记录和纳米磁性材料的使用要求。. 通过该项目的研究，我们共发表学术论文12篇，其中11被SCI收录，其中：影响为11.65的1篇（Energy Environ Sci）、影响因子大于6的2篇（J Mater Chem A, Nanoscale）、影响因子为4.81的1篇（JPCC）和影响因子大于2的3篇（Mater Lett、Nano Rev）。申请7项国家发明专利，授权4项。受邀在“The 12th China International Conference of Nano Science and Technology (2013)”上做大会特邀报告1次，“第八届中国功能材料及其应用学术会议”上做分会场特邀报告1次。在项目执行期间，本人还入选“教育部新世纪优秀人才”计划。

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