一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法

1.本发明属于稀土永磁体领域，具体涉及两种钐钴合金的制备方法，具体是一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法。


背景技术：

2.稀土金属基合金，如nd-fe-b、smco5和sm-fe-n是高性能永磁体的重要组成部分，在航天器、风力发电机等领域应用十分广泛。钐钴基磁体由于其高的性能和高居里温度，特别适用于高温环境。当纳米颗粒的尺寸减小到较小级别时其可以获得较大的矫顽力。此外，通过将钐钴纳米颗粒与软磁相的纳米颗粒进行耦合，可以得到纳米复合材料，进一步提高其磁性能。为电磁器件的小型化提供了理论基础。
3.目前采用物理法(如球磨法)制备的钐钴合金，通常为多晶结构且为亚微米级别的大颗粒，导致钐钴合金的磁性能不佳；而现有的化学方法(还原扩散法)制备钐钴合金时，尺寸和均匀度难以控制，难以实现大规模生产。
4.因此，急需提供一种可以大规模制备高性能的钐钴纳米材料的制备方法。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，本发明能够实现钐钴合金纳米颗粒的尺寸和均匀度的有效控制，且可以大批量制备出单晶的钐钴合金。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，包括如下过程：
8.制备前驱溶液：将六水硝酸钐和六水硝酸钴以摩尔比为1：(3.7-4.2)或1：(7.0-7.5)的比例溶于去离子水中，得到前驱溶液；或者将四水乙酸钐和四水乙酸钴以摩尔比为1：(3.7-4.2)或1：(7.0-7.5)的比例溶于去离子水中，得到前驱溶液；
9.将所述前驱溶液进行雾化，得到雾化液滴；
10.使用氧气将雾化液滴输送到高温反应环境中进行高温热分解，得到smco-o颗粒；
11.将所述smco-o颗粒进行超声、离心，收集沉淀物，得到250-400nm的smco-o颗粒；
12.将所述250-400nm的smco-o颗粒均匀散到硝酸钙溶液中，然后将溶剂蒸发，得到黑色粉末，将所述黑色粉末进行退火，得到smco-o/氧化钙收集沉淀物核壳颗粒；
13.将足量钙金属粉与所述smco-o/氧化钙核壳颗粒混合并将混合物在真空条件以及保护气氛下加热反应，反应结束后进行冷却、洗涤，得到纳米粉末，所述纳米粉末为smco5纳米颗粒或sm2co
17
合金纳米颗粒；
14.将所述纳米粉末分散到丙酮中，然后与环氧树脂混合，然后在静磁场下进行固化，得到所述钐钴合金纳米磁体。
15.优选的，所述雾化液滴的制备过程包括：
16.将六水硝酸钐和六水硝酸钴混合，得到混合材料；将所述混合材料加入去离子水
中，得到混合溶液；将所述混合溶液进行超声雾化，得到所述雾化液滴；
17.或者，将四水乙酸钐和四水乙酸钴混合，得到混合材料；将所述混合材料加入去离子水中，得到混合溶液；将所述混合溶液进行超声雾化，得到所述雾化液滴。
18.优选的，利用氧气将雾化液滴送入高温反应环境中进行高温热分解时，利用氧气将雾化液滴持续送入管式炉中，当雾化液滴输送至预设量后，停止输送雾化液滴，管式炉从室温以3-8℃/min的升温速率升温至850-1000℃，然保温1.5-3小时。
19.优选的，将所述smco-o颗粒进行超声、离心，收集沉淀物时，在真空条件下，使用玻璃纤维过滤器收集产物颗粒，得到250-400nm的smco-o颗粒。
20.优选的，所述硝酸钙溶液的溶剂采用乙醇；蒸发溶剂时，在50-75℃下进行磁力搅拌，待乙醇蒸发完毕，得到黑色粉末；
21.优选的，将所述黑色粉末进行退火时，在空气中以1-4℃/min加热至00-400℃，保温40-90分钟，然后加热至400-600℃，保温40-90分钟；保温结束后冷却，得到smco-o/氧化钙核壳颗粒。
22.优选的，钙金属粉与所述smco-o/氧化钙核壳颗粒的混合物在保护气氛下加热反应时，反应温度为850-1000℃，反应时间为2-2.5小时；
23.反应结束后冷却时间不超过1小时；
24.洗涤时用氯化铵甲醇溶液洗涤；
25.洗涤结束后用磁棒收集纳米粉末。
26.本发明还提供了一种钐钴合金纳米磁体，所述钐钴纳米合金磁体采用本发明如上所述的方法制成。
27.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
28.本发明通过热分解法能够一次性合成克级别以上的钐钴纳米颗粒，该方法合成的smco-o纳米颗粒可以将sm和co均匀的分散在smco-o纳米颗粒中；使用氧化钙进行包覆smco-o纳米颗粒可以抑制纳米颗粒在高温环境下的团聚和再生长，所以制备的钐钴合金纳米颗粒具有尺寸可控、均匀度可控及合成的钐钴合金纳米颗粒具有高矫顽和高剩磁的特点，且合成的钐钴合金纳米颗粒为单晶体，具有较强的铁磁性和磁晶各向异性，为迄今为止报道的最高性能化学法制备的钐钴合金样品之一。
29.进一步的，本发明使用氯化铵甲醇溶液进行清洗样品可以有效防止过度氧化。
附图说明
30.图1为本发明实施例1制备的smco5纳米颗粒的sem图；
31.图2为本发明实施例1制备的smco5纳米颗粒的室温磁滞回线；
32.图3为本发明实施例2制备的sm2co
17
纳米颗粒的sem图；
33.图4为本发明实施例2制备的sm2co
17
纳米颗粒的室温磁滞回线；
34.图5为本发明实施例3制备的smco5纳米颗粒的sem图；
35.图6为本发明实施例4制备的sm2co
17
纳米颗粒的sem图。
具体实施方式
36.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行描述，这些描述只是进一
步解释本发明的特征和优点，并非用于限制本发明的权利要求。
37.本发明使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，包括如下步骤：
38.步骤1，制备混合料，所述混合料可以为如下形式：将六水硝酸钐和六水硝酸钴混合，得到所述混合材料，其中，六水硝酸钐和六水硝酸钴的摩尔比为1：(3.7-4.2)或1：(7.0-7.5)；或者将四水乙酸钐和四水乙酸钴混合，得到混合材料，四水乙酸钐和四水乙酸钴的摩尔比为1：(3.7-4.2)或1：(7.0-7.5)；
39.步骤2，将步骤1得到的混合材料加入到去离子水中，制备成混合溶液；
40.步骤3，将步骤2制备得到的混合溶液置于超声雾化器中，得到雾化液滴；
41.步骤4，将氧气通入雾化液滴，利用氧气将雾化液滴输送到管式炉中，当雾化液滴送入预设量后(具体的送入量根据管式炉的加热能力而定，本发明不做具体限定)，停止输送；然后将管式炉以3-8℃/min的升温速率升温至850-1000℃，然保温1.5-3小时，在此过程中，雾化液滴经过水分去除、化学反应生成了smco-o颗粒，再然后将smco-o颗粒(其中包含smcoo3和co3o4)进行超声、离心、收集沉淀物，最后得到粒径为250-400nm的smco-o颗粒；在收集沉淀物时，在真空条件下使用过滤器收集；
42.步骤5，将10g的四水硝酸钙溶于500ml的乙醇中，得到硝酸钙溶液，然后将上述步骤4制得的smco-o颗粒超声震荡1小时后分散到硝酸钙溶液中，再然后在50-75℃下进行磁力搅拌，待乙醇蒸发完毕，使用氧化铝坩埚收集黑色粉末，最后将黑色粉末在空气中以1-4℃/min的速度将温度加热到300-400℃，保持40-90分钟，然后加热到400-600℃保持40-90分钟，保温结束后冷却，得到smco-o/氧化钙核壳颗粒。
43.步骤6，将足量的钙金属粉与步骤5制得的smco-o/氧化钙核壳颗粒混合均匀后放入不锈钢坩埚，之后将不锈钢坩埚移入真空退火炉然后脱气三次抽真空，通保护气体ar气，然后加热到850-1000℃，反应时间为2-2.5小时，之后在1小时内冷却至室温，然后冷却后用氯化铵甲醇溶液洗涤溶解氧化钙，最后用磁棒收集纳米颗粒；当六水硝酸钐和六水硝酸钴的摩尔比为1：(3.7-4.2)时、以及当四水乙酸钐和四水乙酸钴的摩尔比为1：(3.7-4.2)时，得到的纳米颗粒为smco5粉末；当六水硝酸钐和六水硝酸钴的摩尔比为1：(7.0-7.5)时、以及当四水乙酸钐和四水乙酸钴的摩尔比为1：(7.0-7.5)时，得到的纳米颗粒为sm2co
17
粉末；
44.步骤7，将30mg步骤6制得的纳米粉末分散到5ml丙酮中，然后与环氧树脂混合。将上述混合物置于圆柱形模具中，在静磁场为10-25koe的条件下进行固化，得到了sm
x
coy/环氧复合材料，其中，x＝1时，y＝5；x＝2时，y＝17。
45.本发明使用热分解法大规模合成sm
x
coy(x＝1，y＝5；x＝2，y＝17)纳米磁体，得到的纳米颗粒具有尺寸可控、均匀度可控及合成的钐钴合金颗粒具有高矫顽力和高剩磁的特点，这种热分解方法为制备高性能的sm
x
coy纳米磁体提供了一种通用的方法，并可以扩展到制备其他用于高性能永磁体的稀土金属基纳米磁体。
46.实施例1
47.本实施例使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，包括如下步骤：
48.步骤1，将六水硝酸钐和六水硝酸钴分别称量7.54g和12.29g，以摩尔比1：3.8比例混合，得到混合材料；
49.步骤2，将步骤1得到的混合材料加入到200ml去离子水中，得到混合溶液；
50.步骤3，将步骤2得到的混合溶液置于超声切片中，得到雾化液滴。
51.步骤4，将流量为4.8l/min氧气通入步骤3得到的雾化液滴，然后将雾化液滴输送到管式炉中，之后将管式炉以5℃/min的升温速率加热到900℃，保温2小时，雾化液滴水分消失之后进行热分解得到了smco-o颗粒，再然后将smco-o颗粒进行超声、离心，收集沉淀物，最后得到纯净的粒径为320
±
20nm的smco-o颗粒；
52.步骤5，将10g的四水硝酸钙溶于500ml乙醇中，得到硝酸钙溶液，然后将上述步骤4得到的smco-o颗粒超声震荡1小时后分散到四水硝酸钙溶液中，再然后在70℃下进行磁力搅拌，待乙醇蒸发完毕，使用氧化铝坩埚收集黑色粉末，最后将黑色粉末在空气中以1℃/min的速度将温度加热到350℃，保持60分钟，然后加热到500℃保持70分钟小时，之后冷却得到smco-o/氧化钙核壳纳米颗粒。
53.步骤6，将12g钙金属粉与步骤5得到的smco-o/氧化钙核壳纳米颗粒混合放入不锈钢坩埚，移入真空退火炉然后脱气三次抽真空，通ar气，以8℃/min的速度加热到950℃，保温2小时，之后在1小时内冷却至室温，然后冷却后用氯化铵甲醇溶液洗涤溶解氧化钙，最后用磁棒收集smco5纳米颗粒；
54.步骤7，将30mg smco5粉末分散到5ml丙酮中，然后与0.3g的环氧树脂混合。将上述混合物置于圆柱形模具中，静磁场为15koe，固化6小时后，得到了smco5/环氧复合材料；
55.本发明实施例1得到的smco5纳米颗粒的sem图如图1所示，从图1可以看出，所得的smco5纳米颗粒大小为260nm
±
20nm，颗粒大小比较均匀，且分散均匀，证明了smco5纳米颗粒的成功制备。smco5纳米颗粒的室温磁滞回线如图2所示，从图2可以看出，制得的smco5纳米颗粒矫顽力为40.8koe，剩磁为80.5emu/g，因此具有高矫顽力和高剩磁的特点。
56.实施例2
57.本实施例使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，包括如下步骤：
58.步骤1，将六水硝酸钐和六水硝酸钴分别称量3.98g和12.29g，以摩尔比1：7.2比例混合，得到混合材料；
59.步骤2，将步骤1得到的混合材料加入到150ml去离子水中，得到混合溶液；
60.步骤3，将步骤2得到的混合溶液置于超声切片中，得到雾化液滴。
61.步骤4，将流量为4.8l/min氧气通入步骤3得到的雾化液滴，然后将雾化液滴输送到管式炉中，之后将管式炉以5℃/min的升温速率加热到950℃，保温1.8小时，雾化液滴水分消失之后进行热分解得到了smco-o颗粒，再然后将smco-o颗粒进行超声、离心，收集沉淀物，最后得到纯净的粒径为270
±
20nm的smco-o颗粒；
62.步骤5，将10g四水硝酸钙溶于500ml乙醇，得到硝酸钙溶液，然后将上述步骤4得到的smco-o颗粒超声震荡1小时后分散到硝酸钙溶液中，再然后在55℃下进行磁力搅拌，待乙醇蒸发完毕，使用氧化铝坩埚收集黑色粉末，最后将黑色粉末在空气中以2℃/min的速度将温度加热到380℃，保持45分钟，然后加热到530℃保持75分钟，之后冷却得到smco-o/氧化钙核壳纳米颗粒。
63.步骤6，将12g钙金属粉与步骤5得到的smco-o/氧化钙混合放入不锈钢坩埚，移入真空退火炉然后脱气三次抽真空，通ar气，以8℃/min的速度加热到880℃，反应时间为2小时，在1小时内冷却至室温，然后冷却后用氯化铵甲醇溶液洗涤溶解氧化钙，最后用磁棒收集sm2co
17
纳米颗粒；
64.步骤7，将50mg sm2co
17
粉末分散到5ml丙酮中，然后与0.5g的环氧树脂混合。将上
述混合物置于圆柱形模具中，静磁场为25koe，固化6小时后，得到了sm2co
17
/环氧复合材料；
65.本发明实施例2得到的sm2co
17
纳米颗粒的tem图如图3所示，从图3可以看出，所得的sm2co
17
纳米颗粒大小为210nm
±
20nm，颗粒大小比较均匀，且分散均匀，证明了sm2co
17
纳米颗粒的成功制备。sm2co
17
纳米颗粒的室温磁滞回线如图4所示，从图4可以看出，制得的sm2co
17
纳米颗粒矫顽力为14.6koe，剩磁为80.2emu/g，因此具有较高的矫顽力和较高的剩磁的特点。
66.实施例3
67.本实施例使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，包括如下步骤：
68.步骤1，将四水乙酸钐和四水乙酸钴分别称量6.78g和11.6g，以摩尔比1：4.2比例混合，得到混合材料；
69.步骤2，将步骤1得到的混合材料加入到300ml去离子水中，得到混合溶液；
70.步骤3，将步骤2得到的混合溶液置于超声切片中，得到雾化液滴。
71.步骤4，将流量为4.8l/min氧气通入步骤3得到的雾化液滴，然后将雾化液滴输送到管式炉中，之后将管式炉以5℃/min的升温速率加热到920℃，保温2.2小时，雾化液滴水分消失之后进行热分解得到了smco-o颗粒，再然后将smco-o颗粒进行超声、离心，收集沉淀物，最后得到纯净的粒径为350
±
20nm的smco-o颗粒；
72.步骤5，将10g的四水硝酸钙溶于500ml乙醇中，得到硝酸钙溶液，然后将上述步骤4得到的smco-o颗粒超声震荡1小时后分散到硝酸钙溶液中，再然后在60℃下进行磁力搅拌，待乙醇蒸发完毕，使用氧化铝坩埚收集黑色粉末，最后将黑色粉末在空气中以3℃/min的速度将温度加热到300℃，保持80分钟，然后加热到560℃保持50，之后冷却得到smco-o/氧化钙核壳纳米颗粒。
73.步骤6，将12g钙金属粉与步骤5得到的smco-o/氧化钙核壳纳米颗粒混合放入不锈钢坩埚，移入真空退火炉然后脱气三次抽真空，通ar气，以8℃/min的速度加热到1000℃，反应时间为2.5小时，然后在1小时内冷却至室温，然后冷却后用氯化铵甲醇溶液洗涤溶解氧化钙，最后用磁棒收集smco5纳米颗粒；
74.步骤7，将80mg smco5粉末分散到5ml丙酮中，然后与0.8g的环氧树脂混合。将上述混合物置于圆柱形模具中，静磁场为18koe，固化6小时后，得到了smco5/环氧复合材料；
75.参见图5，本发明实施例3得到的smco5纳米颗粒大小为280nm
±
20nm，颗粒大小比较均匀，且分散均匀，证明了smco5纳米颗粒的成功制备。从smco5纳米颗粒的室温磁滞回线分析，制得的smco5纳米颗粒矫顽力为38.2koe，剩磁为78.5emu/g，因此具有高矫顽力和高剩磁的特点。
76.实施例4
77.本实施例使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，包括如下步骤：
78.步骤1，将四水乙酸钐和四水乙酸钴分别称量3.39g和10.96g，以摩尔比1：7.5比例混合，得到混合材料；
79.步骤2，将步骤1得到的混合材料加入到400ml去离子水中，得到混合溶液；
80.步骤3，将步骤2得到的混合溶液置于超声切片中，得到雾化液滴。
81.步骤4，将流量为4.8l/min氧气通入步骤3得到的雾化液滴，然后将雾化液滴输送到管式炉中，之后将管式炉以5℃/min的升温速率加热到930℃，保温2.5小时，雾化液滴水
分消失之后进行热分解得到了smco-o颗粒，再然后将smco-o颗粒进行超声、离心，收集沉淀物，最后得到纯净的粒径为380
±
20nm的smco-o颗粒；
82.步骤5，将10g四水硝酸钙溶于乙醇，得到硝酸钙溶液，然后将上述步骤4得到的smco-o颗粒超声震荡1小时后分散到硝酸钙溶液中，再然后在65℃下进行磁力搅拌，待乙醇蒸发完毕，使用氧化铝坩埚收集黑色粉末，最后将黑色粉末在空气中以2℃/min的速度将温度加热到400℃，保持60分钟，然后加热到550℃保持80分钟，之后冷却得到smco-o/氧化钙核壳纳米颗粒。
83.步骤6，将12g钙金属粉与步骤5得到的smco-o/氧化钙混合放入不锈钢坩埚，移入真空退火炉然后脱气三次抽真空，通ar气，以8℃/min的速度加热到900℃，在1小时内冷却至室温，然后冷却后用氯化铵甲醇溶液洗涤溶解氧化钙，最后用磁棒收集sm2co
17
纳米颗粒；
84.步骤7，将100mg sm2co
17
粉末分散到5ml丙酮中，然后与1g的环氧树脂混合。将上述混合物置于圆柱形模具中，静磁场为25koe，固化6小时后，得到了sm2co
17
/环氧复合材料；
85.参见图6，本发明实施例4得到的sm2co
17
纳米颗粒大小为320nm
±
20nm，颗粒大小比较均匀，且分散均匀，证明了sm2co
17
纳米颗粒的成功制备。从sm2co
17
纳米颗粒的室温磁滞回线进行分析，制得的sm2co
17
纳米颗粒矫顽力为13.6koe，剩磁为78.2emu/g，因此具有较高的矫顽力和较高的剩磁的特点
86.实施例5
87.本实施例使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，包括如下步骤：
88.步骤1，将六水硝酸钐和六水硝酸钴分别称量6.8g和11.6g，以摩尔比1：4.0比例混合，得到混合材料；
89.步骤2，将步骤1得到的混合材料加入到180ml去离子水中，得到混合溶液；
90.步骤3，将步骤2得到的混合溶液置于超声切片中，得到雾化液滴。
91.步骤4，将流量为4.8l/min氧气通入步骤3得到的雾化液滴，然后将雾化液滴输送到管式炉中，之后将管式炉以4℃/min的升温速率加热到850℃，保温3.0小时，雾化液滴水分消失之后进行热分解得到了smco-o颗粒，再然后将smco-o颗粒进行超声、离心，收集沉淀物，最后得到纯净的粒径为300
±
20nm的smco-o颗粒；
92.步骤5，将10g四水硝酸钙溶于乙醇，得到硝酸钙溶液，然后将上述步骤4得到的smco-o颗粒超声震荡1小时后分散到硝酸钙溶液中，再然后在50℃下进行磁力搅拌，待乙醇蒸发完毕，使用氧化铝坩埚收集黑色粉末，最后将黑色粉末在空气中以4℃/min的速度将温度加热到300℃，保持90分钟，然后加热到500℃保持60分钟，之后冷却得到smco-o/氧化钙核壳纳米颗粒。
93.步骤6，将12g钙金属粉与步骤5得到的smco-o/氧化钙混合放入不锈钢坩埚，移入真空退火炉然后脱气三次抽真空，通ar气，以4℃/min的速度加热到980℃，在1小时内冷却至室温，然后冷却后用氯化铵甲醇溶液洗涤溶解氧化钙，最后用磁棒收集smco5纳米颗粒；
94.步骤7，将70mg smco5粉末分散到5ml丙酮中，然后与0.7g的环氧树脂混合。将上述混合物置于圆柱形模具中，静磁场为25koe，固化6小时后，得到了smco5/环氧复合材料；
95.本发明实施例4得到的smco5纳米颗粒大小为240nm
±
20nm，颗粒大小比较均匀，且分散均匀，证明了smco5纳米颗粒的成功制备。从smco5纳米颗粒的室温磁滞回线进行分析，制得的smco5纳米颗粒矫顽力为40.2koe，剩磁为80.5emu/g，因此具有较高的矫顽力和较高
的剩磁的特点。
96.实施例6
97.本实施例使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，包括如下步骤：
98.步骤1，将六水硝酸钐和六水硝酸钴分别称量3.9g和12.21g，以摩尔比1：7.3比例混合，得到混合材料；
99.步骤2，将步骤1得到的混合材料加入到250ml去离子水中，得到混合溶液；
100.步骤3，将步骤2得到的混合溶液置于超声切片中，得到雾化液滴。
101.步骤4，将流量为4.8l/min氧气通入步骤3得到的雾化液滴，然后将雾化液滴输送到管式炉中，之后将管式炉以3℃/min的升温速率加热到1000℃，保温1.5小时，雾化液滴水分消失之后进行热分解得到了smco-o颗粒，再然后将smco-o颗粒进行超声、离心，收集沉淀物，最后得到纯净的粒径为340
±
20nm的smco-o颗粒；
102.步骤5，将10g四水硝酸钙溶于乙醇，得到硝酸钙溶液，然后将上述步骤4得到的smco-o颗粒超声震荡1小时后分散到硝酸钙溶液中，再然后在60℃下进行磁力搅拌，待乙醇蒸发完毕，使用氧化铝坩埚收集黑色粉末，最后将黑色粉末在空气中以3℃/min的速度将温度加热到400℃，保持40分钟，然后加热到600℃保持40分钟，之后冷却得到smco-o/氧化钙核壳纳米颗粒。
103.步骤6，将12g钙金属粉与步骤5得到的smco-o/氧化钙混合放入不锈钢坩埚，移入真空退火炉然后脱气三次抽真空，通ar气，以3℃/min的速度加热到1000℃，在1小时内冷却至室温，然后冷却后用氯化铵甲醇溶液洗涤溶解氧化钙，最后用磁棒收集sm2co
17
纳米颗粒；
104.步骤7，将50mg sm2co
17
粉末分散到5ml丙酮中，然后与0.5g的环氧树脂混合。将上述混合物置于圆柱形模具中，静磁场为25koe，固化6小时后，得到了sm2co
17
/环氧复合材料；
105.本发明实施例4得到的sm2co
17
纳米颗粒大小为280nm
±
20nm，颗粒大小比较均匀，且分散均匀，证明了sm2co
17
纳米颗粒的成功制备。从sm2co
17
纳米颗粒的室温磁滞回线进行分析，制得的sm2co
17
纳米颗粒矫顽力为14.6koe，剩磁为80.2emu/g，因此具有较高的矫顽力和较高的剩磁的特点。
106.给出了6个实施例，对比这四个实施例之间的数据进行比较分析，说明不同的成分比的制备条件会产生不同的制备产物，产物原子比的变化对产物性能影响较大。
107.从研究角度讲，本发明解决了钐钴合金纳米颗粒难以分散的科学难题；从工程应用角度来讲，本发明实现大规模制备这类材料的技术难题；从材料性能上来说，本发明制备的纳米颗粒相较于其他化学法来讲性能具有较大优势。本发明方法突破了使用化学法大规模制备的钐钴合金纳米颗粒材料的工程应用难题，这种热分解反应方法可以更精确地控制钐/钴的组成和磁性，并可以扩展到制备其他sm
x
coy纳米颗粒制备，如sm2co
17
纳米颗粒，本发明为扩大sm
x
coy纳米磁体的合成规模提供了一种通用的方法，用于永久磁体的应用。

技术特征：
1.一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，其特征在于，包括如下过程：制备前驱溶液：将六水硝酸钐和六水硝酸钴以摩尔比为1：(3.7-4.2)或1：(7.0-7.5)的比例溶于去离子水中，得到前驱溶液；或者将四水乙酸钐和四水乙酸钴以摩尔比为1：(3.7-4.2)或1：(7.0-7.5)的比例溶于去离子水中，得到前驱溶液；将所述前驱溶液进行雾化，得到雾化液滴；使用氧气将雾化液滴输送到高温反应环境中进行高温热分解，得到smco-o颗粒；将所述smco-o颗粒进行超声、离心，收集沉淀物，得到250-400nm的smco-o颗粒；将所述250-400nm的smco-o颗粒均匀散到硝酸钙溶液中，然后将溶剂蒸发，得到黑色粉末，将所述黑色粉末进行退火，得到smco-o/氧化钙核壳颗粒；将足量钙金属粉与所述smco-o/氧化钙核壳颗粒混合并将混合物在真空条件以及保护气氛下加热反应，反应结束后进行冷却、洗涤，得到纳米粉末，所述纳米粉末为smco5纳米颗粒或sm2co
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合金纳米颗粒；将所述纳米粉末分散到丙酮中，然后与环氧树脂混合，然后在静磁场下进行固化，得到所述钐钴合金纳米磁体。2.根据权利要求1所述的一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，其特征在于，所述雾化液滴的制备过程包括：将六水硝酸钐和六水硝酸钴混合，得到混合材料；将所述混合材料加入去离子水中，得到混合溶液；将所述混合溶液进行超声雾化，得到所述雾化液滴；或者，将四水乙酸醋酸钐和四水乙酸钴混合，得到混合材料；将所述混合材料加入去离子水中，得到混合溶液；将所述混合溶液进行超声雾化，得到所述雾化液滴。3.根据权利要求1所述的一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，其特征在于，利用氧气将雾化液滴送入高温反应环境中进行高温热分解时，利用氧气将雾化液滴持续送入管式炉中，当雾化液滴输送至预设量后，停止输送雾化液滴，管式炉从室温以3-8℃/min的升温速率升温至850-1000℃，然保温1.5-3小时。4.根据权利要求1所述的一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，其特征在于，将所述smco-o颗粒进行超声、离心，收集沉淀物时，在真空条件下，使用过滤器收集产物颗粒，得到250-400nm的smco-o颗粒。5.根据权利要求1所述的一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，其特征在于，所述硝酸钙溶液的溶剂采用乙醇；蒸发溶剂时，在50-75℃下进行磁力搅拌，待乙醇蒸发完毕，得到黑色粉末。6.根据权利要求1所述的一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，其特征在于，将所述黑色粉末进行退火时，在空气中以1-4℃/min加热至300-400℃，保温40-90分钟，然后加热至400-600℃，保温40-90分钟；保温结束后冷却，得到smco-o/氧化钙核壳颗粒。7.根据权利要求1所述的一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，其特征在于，钙金属粉与所述smco-o/氧化钙核壳颗粒的混合物在保护气氛下加热反应时，反应温度为850-1000℃，反应时间为2-2.5小时；反应结束后冷却时间不超过1小时；
洗涤时用氯化铵甲醇溶液洗涤；洗涤结束后用磁棒收集纳米粉末。8.一种钐钴合金纳米磁体，其特征在于，所述钐钴合金纳米磁体采用权利要求1-7任意一项所述的方法制成。

技术总结
本发明公开了一种使用热分解法大规模合成钐钴合金纳米磁体的方法，包括如下过程：利用氧气将雾化液滴送入高温反应环境中进行高温热分解，得到SmCo-O颗粒，其中，雾化液滴采用六水硝酸钐和六水硝酸钴的水溶液、或者采用四水乙酸钐和四水乙酸钴的水溶液；将SmCo-O颗粒进行超声、离心，收集沉淀物，得到SmCo-O颗粒；将SmCo-O颗粒均匀散到硝酸钙溶液中，然后将溶剂蒸发，得到黑色粉末，将黑色粉末进行退火，得到SmCo-O/氧化钙壳核颗粒；将足量钙金属粉与SmCo-O/氧化钙壳核颗粒混合并将混合物在真空条件以及保护气氛下加热反应，反应结束后进行冷却、洗涤，得到纳米粉末；将纳米粉末悬浮到丙酮中，然后与环氧树脂混合，然后在静磁场下进行固化，得到钐钴合金纳米磁体。得到钐钴合金纳米磁体。得到钐钴合金纳米磁体。


技术研发人员：马振辉 杨科 郑桂芳 刘旭东 罗志昆 刘虎 侯仰龙
受保护的技术使用者：北京合研科技有限公司 西安建筑科技大学 北京大学
技术研发日：2023.03.01
技术公布日：2023/7/12