快速热解法制备炭包覆纳米金属磁性颗粒
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第２５卷第３期 ２０１０年６月 新型炭
ＮＥＷ ＣＡＲＢ０Ｎ 材料 ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ Ｖｏ１．２５ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１０
Ａｒｔｉｃｌｅ ＩＤ： １００７—８８２７（２０１０）０３—０１９９４３６
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ・ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ｍｅｔａｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｂｙ ａｎ ｉｎｓｔａｎｔ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ＭＡ Ｃｈｅｎ ，ＬＵＯ Ｂｉｎ ，ＳＯＮＧ Ｈｕａｉ—ｈｅ ，ＺＨＩ Ｌｉｎ－ｊｉｅ （１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒｆｏｒ Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｂｅｉｎｇ １００１９０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃａｒｂｏｎ—ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｎｉｃｋｅｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ＣＥＭＮＰｓ）ｗｅｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅｉｒ ｓａｌｔ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｉｎｓｔａｎｔ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｔｔｉ— ｃｌｅｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｘ—ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ—ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｎｇ ｓａｍｐｌｅ ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｒｙ．Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ａｌｍｏｓｔ ａｌ１ ｏｆ ｔｈｅ ＣＥＭＮＰｓ ｗｅｒｅ ｓｐｈｅｒｉｃａ１． ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｓｉｚｅ ｃｈａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ １０ ｔｏ ３０ ｎｍ，ｗｈｅｒｅａｓ ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ—ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ｉｒｏｎ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｈａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ５０ ｔｏ ６０ ｎｍ．Ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ—ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ｉｒｏｎ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｅｒｅ ｐａｒａ— ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｗｅｒｅ ｔｕｎａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｒｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｓ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ ｐｒｏ— ｄｕｃｔｉｏｎ Ｏｆ ＣＥＭＮＰｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｃａｒｂｏｎ ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ；Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ；Ｉｎｓｔａｎｔ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ＣＬＣ ｎｕｍｂｅｒ：ＴＢ ３３３ Ｄ ｕｍｅｎｔ ｃｏｄｅ： Ａ
１ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｈａｖｅ ａｔｔｒａｃｔｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｃａｄｅｍｉｃ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｕｎｉｑｕｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ， ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ ～，ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ ａｓ ｃｏｎ— ｔｒａｓｔ ａｇｅｎｔｓ ，ｆｉｅｌｄ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｄｒｕｇ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｓｙｓ— ｔｅｍｓｌ ．ｂｉｏｔｏｘｉｎ ｓｃａｖｅｎｇｅｒｓｌｏ Ｊ．ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｍａｇ—
ｎｅｔｉｃ ｆｌｕｉｄ ｈｙｐｅｒｔｈｅｒｍｉａ ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｈａｖｅ ｂｏｏｓｔｅｄ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｏｒｋ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ（ｔｈｅ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｅ ｎａｎｏ— ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｓ ｔｗｉｃｅ ｔｈａｔ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｐｏｐｕｌａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａ１）． Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｐｕｒｅ ｍｅｔａｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｎａｎｏ— ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｉｒｏｎ（Ｆｅ），ｎｉｃｋｅｌ（Ｎｉ），ａｎｄ ｃｏｂａｌｔ （Ｃｏ）ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｉｎｈｅｒｅｎｔ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｉｎ ａｉｒ。ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ａｃｉｄ，ａｎｄ ｅａｓｙ ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｌｉｍｉｔｓ ｔｈｅｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａ— ｔｉｏｎｓ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｏｒ ｓｃｉｅｎｔｉｔｉｃ ｓｔｕｄｉｅｓ．Ｔｏ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅｓｅ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ，ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ ａ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｓｈｅｌｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ａｓ ｏｎｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｉｍ— ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ． Ｂｙ ｆａｒ，ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏａｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ， ｅ．ｇ．，ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅｓ ，ｓｉｌｉｃａ［ ，ｔｉｔａｎｉｕｍ ，ｂｏｒｏｎ ｏｘｉｄｅ［…．ａｎｄ ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｅ ．Ｃａｒｂｏｎ ｓｅｅｍｓ ｔｏ ｂｅ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｄｅｓｉｒｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ，ｂｅｃａｕｓｅ ｓｕｃｈ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｐｏｓｓｅｓｓ ｓｅｖｅｒａｌ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ：（１）ｈｉｇｈ ｓｔａｂｉｌｉ— ｔｙ ｉｎ ｂｏｔｈ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ｔｈａｔ ｅｆ－ ｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ １３ｌ ａｎｄ（２）ｇｏｏｄ ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ［１４］． Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐｈａｓｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ［１５］。ａｒｃ ｄｉｓ— ｃｈａｒｇｅ １Ｉ６＿，ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｈｅａｔｉｎｇ［１７］，ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｌａｓｍａ［１８］，ｅｘｐｌｏｓｉｏｎｌＩ ９ｌ，ｃｏ—ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ¨， ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ２２ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ印一 ｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ ｃａｒｂｏｎ・－ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ｍｅｔａｌ ｍａｇｎｅｔ－－ ｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ＣＥＭＮＰｓ）．Ｈｏｗｅｖｅｒ．ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｒｅｑｕｉｒｅ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈａｒｓｈ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｔｈａｔ ｔｙｐｉｃａｌｌｙ ｌｅａｄ ｔｏ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ，ｏｒ ｄｉｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｂｙｐｒｏｄｕｃｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ， ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ，ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ａｎｄ ｆｒｅｅ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ａｒｅ ｌｉｋｅｌｙ ｔｏ ｆｏｒｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅｓｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｍｏｒｅ・ ｏｖｅｒ，ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｏｎ ＣＥＭＮＰｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆｔｅｎ ｄｏ ｎｏｔ ｃｌｅａｒｌｙ ｓｈｏｗ ａ ｇｒａｐｈｉｔｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｈａｔ ｉｓ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｔｏ ｐｒｏｔｅｃｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｔｈｅ ｍｅｔａ１ ｃ０ｒｅｓ［２ ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａ ｍｏｒｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｃｏｓｔ ｔｅｃｈ— ｎｉｑｕｅ ｔｏ ｃｏａｔ ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ ａ ｇｒａｐｈｉｔｉｃ
Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｄａｔｅ：２００９ －２５： Ｒｅｖｉｓｅｄ ｄａｔｅ：２０１０４３６ １ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒｓ：ＺＨＩ Ｌｉｎ－ｊｉｅ．Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈｉｌｊ＠ｎａｎｏｃｔｒ．ｃｎ；ＳＯＮＧ Ｈｕａｉ－ｈｅ．Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｏｎｇｈｈ＠ｍａｉｌ．ｂｕｃｔ．ｅｄｕ．ｃｎ Ａｕｔｈｏｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ：ＭＡ Ｃｈｅｎ（１ ９８４一），ｆｅｍａｌｅ，Ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｔｕｄｅｎｔ，ｗｏｒｋｉｎｇ ｏｎ ｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｅ—ｍａｉｌ：ｍａｃｈｅｎ０１２９＠ｙａｈｏｏ．ｃｏ Ｅｎｇｌｉｓｈ ｅｄｉｔｉｏｎ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｏｎｌｉｎｅ ＳｃｉｅｎｃｅＤｉｒｅｃｔ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｃｉｅｎｃｅｄｉｒｅｃｔ．ｃｏｍ／ｓｃｉｅｎｃｅ／ｊｏｕｍａｌ／１８７２５８０５）． ＤＯＩ：１０．１０１６／Ｓｌ８７２．５８０５（０９）６００２８－７
