磁记录材料钴纳米 / 微米网电化学制备及其性质研究

磁记录材料钴纳米/微米网电化学制备及其性质研究磁记录材料钴纳米/微米网电化学制备及其性质研究专业：化学报告人：何晓辉指导老师：童叶翔教授李高仁副教授

选题意义及研究思路 • 应用性质结构合适的元素：钴较高的维度：高维度优于零维颗粒[10] 磁记录材料较高的矫顽力合适的尺寸：大于20纳米到数微米[1] 合适的晶型：六方密堆积（hcp）[10] • 很多具有特殊结构的材料都具有优良的性质，但往往具有限制性，所以，人们希望这些特殊的结构能有广泛的适应性。

国内外研究现状 J. Phys. Chem. C 2008,112, 10073-70078 ？ Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1222-1244. J. Am. Chem. Soc.2008, 130, 11606-11607. 图1 国内外研究现状示意图

研究内容： • 尝试采用电沉积方法制备高维度钴纳米/微米材料，研究其磁学性质，并初步探讨其生长机理。 • 尝试推广特殊结构。 • 创新点： • 在不使用任何添加剂、模板和外加磁场及常温常压的条件下，成功的制备了六方密堆积的金属钴纳米/微米网，并获得较高的矫顽力。 • 以上述钴纳米/微米网作为模板，制备铂网状结构。

实验部分 制备过程钴层过程 C：0.01M CoCl2，1mA/cm2，室温，1.0h，以过程A制备的样品作为基底镍层钛片过程 A：0.018M NiCl2， 1mA/cm2，室温，1.0h 表征

3. 生长过程 及生长机理 • 模板法 • 制备铂网 2. 磁学性质 5. 影响因素 1.形貌，组成及结构结果与讨论

1. 形貌、组成及结构 1.1 扫描电镜图及能谱图图2 (a-d) 不同放大倍数下的钴纳米/微米网扫描电镜图, (e-f)对应区域的能谱图

1. 形貌、组成及结构 1.2 XRD及透射电镜图图3 通过不同电化学过程制备的产物对应的XRD图：(a) 过程A, (c) 过程C 图4 过程C制备样品的透射电镜图，高分辨图，电子衍射图以及傅里叶变换图

2. 磁学性质 2.1 ZFC-FC曲线及磁滞回线图5 过程C制备样品在 200 Oe磁场下依赖于温度变化的ZFC和FC曲线图6 过程C制备样品在5K和300K下各自的磁滞回线，插图是磁滞回线在H=0附近部分的放大图图7 过程A制备样品在5K和300K下各自的磁滞回线，插图是磁滞回线在H=0附近部分的放大图

2. 磁学性质 2.2磁学性质比较表1 过程A与C制备样品在5K和300K下的矫顽力Hc，饱和磁化强度Ms和剩余磁化强度Mr(红色代表过程C，黑色代表过程A) 表2 室温下过程C制备样品与相关材料的矫顽力 Hc 大小比较

3.生长过程及生长机理 3.1生长过程图8（a-d）钴纳米/微米网形成过程中不同阶段的扫描电镜图，（e-f）对应于（a-d）的高倍放大图

3.生长过程及生长机理 3.2 生长机理图9 钴纳米/微米网状结构形成示意图

4. 模板法制备铂网 0.005M H2PtCl6 2h 图10（a，b）将过程C制备的样品置于0.005M 中浸泡2h，所得铂网状结构扫描电镜图，c 铂网中节点能谱图

5. 影响因素 5.1改变沉积钴层的电化学参数 5.1.1 沉积时间 5.1.2 实验温度 5.1.3 电流密度 5.1.4 电解液浓度钴层镍层钛片

5. 影响因素 5.1 改变沉积钴层的电化学参数 5.1.1 沉积时间图11（a，b）以过程A制备的样品为基底，在室温下，0.01M CoCl2的溶液中，电流密度为1mA/cm2，沉积时间为50min，制备的样品在不同放大倍数下的扫描电镜图 50min 最佳值： 60min 图12（a，b）以过程A制备的样品为基底，在室温下，0.01M CoCl2的溶液中，电流密度为1mA/cm2，沉积时间为90min，制备的样品在不同放大倍数下的扫描电镜图 90min

5. 影响因素 5.1 改变沉积钴层的电化学参数 5.1.2 实验温度图13（a，b）以过程A制备的样品为基底，在冰水浴中，0.01M CoCl2的溶液中，电流密度为1mA/cm2，沉积时间为1h，制备的样品在不同放大倍数下的扫描电镜图冰水浴最佳值：约25℃ 图14（a，b）以过程A制备的样品为基底，在50℃，0.01M CoCl2的溶液中，电流密度为1mA/cm2，沉积时间为1h，制备的样品在不同放大倍数下的扫描电镜图 50℃

5. 影响因素 5.1 改变沉积钴层的电化学参数 5.1.3 电流密度图15 （a，b）以过程A制备的样品为基底，在室温下，0.01M CoCl2的溶液中，电流密度为0.5mA/cm2，沉积时间为1h，制备的样品在不同放大倍数下的扫描电镜图 0.5mA/cm2 最佳值： 1mA/cm2 图16（a，b）以过程A制备的样品为基底，在室温下，0.01M CoCl2的溶液中，电流密度为2mA/cm2，沉积时间为1h，制备的样品在不同放大倍数下的扫描电镜图 2mA/cm2

5. 影响因素 5.1 改变沉积钴层的电化学参数 5.1.4 电解液浓度图17 （a，b）以过程A制备的样品为基底，在室温下，0.005M CoCl2的溶液中，电流密度为1mA/cm2，沉积时间为1h，制备的样品在不同放大倍数下的扫描电镜图 0.5M CoCl2 最佳值： 1.0M CoCl2 图18 （a，b）以过程A制备的样品为基底，在室温下，0.02M CoCl2的溶液中，电流密度为1mA/cm2，沉积时间为1h，制备的样品在不同放大倍数下的扫描电镜图 2.0M CoCl2

5. 影响因素 5.2 改变基底钴层镍层钛片

5. 影响因素 5.2 改变基底 5.2.1 以铜片代替钛片铜片图19 （a，b）以过程A制备的样品为基底，在室温下，0.01M CoCl2的溶液中，电流密度为1mA/cm2，沉积时间为1h，制备的样品在不同放大倍数下的扫描电镜图

5. 影响因素 5.2 改变基底 5.2.2 将钴直接沉积到钛片上图20 （a，b）以钛为基底，在室温下，0.01M CoCl2的溶液中，电流密度为1mA/cm2，沉积时间为1h，制备的样品在不同放大倍数下的扫描电镜图

5. 影响因素 5.2 改变基底 5.2.3 将钴直接沉积到镍片上镍片图21 （a，b）以镍为基底，在室温下，0.01M CoCl2的溶液中，电流密度为1mA/cm2，沉积时间为1h，制备的样品在不同放大倍数下的扫描电镜图

摸索出一种电沉积法制备具有分级结构的钴纳米/微米网。通过SEM、EDS、 XRD 、TEM和SAED对钴纳米/微米网进行了分析，结果表明所得到的准二维钴网延伸范围高达数百微米，单个颗粒直径约2微米，由大量纳米片状结构组成，是六方密堆积结构，符合作为磁记录材料的基本要求。样品在室温下的磁滞回线显示出了铁磁性，其矫顽力为105Oe，说明样品具有优良的磁学性质。其生长过程表明具有独特的生长机理，磁偶极偶极相互作用及静磁场作用起重要影响。以钴网为模板制备了铂网。还探讨了不同条件对形貌的影响。总结展望深入探讨钴网的结构对其磁学性质的影响，进一步提高其矫顽力。以钴网为模板，参照铂网的成功经验，进一步制备其它贵金属网状结构，如钌，金，钯等

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致谢感谢导师童叶翔教授和李高仁副教授在平时实验和日常工作对我的悉心指导和严格要求。童老师在实验过程中的各个环节都给予细致耐心的指导，而李老师则在数据分析和论文写作方面提出了很多有价值的意见。而这些，都是我以后科研工作非常宝贵的财富。感谢中心实验室的余小岚老师，测试中心的各位老师在实验过程中给予的大力支持，特别感谢黄烘老师的帮助。感谢实验室的同门师兄的大力帮助，包括叶剑清师兄，郑富林师兄，李浩华师兄，钟宽师兄，刘萌师兄，简冠生师兄，冯展平师兄，夏建师兄，王成胜师兄和张鹏师兄。特别感谢姚陈忠师兄和卢锡洪师兄。另外，贺沄波同学，郑得洲同学，欧彦楠同学，许宁同学和钟锦辉师弟等均在实验过程中给予我启发和帮助。感谢张育哲同学在排版和文字处理方面的帮助。特别感谢第九届化学学院“创新化学实验与研究基金”的资助。

谢谢！

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