[发明专利]碳包覆金属纳米颗粒为磁载子的磁性液体合成方法及设备

权利要求书

1.一种碳包覆金属纳米颗粒为磁载子的磁性液体制备方法，其特征是包括三个主要过程：一是利用钨电弧法进行碳包覆金属纳米磁性颗粒的制备；二是采用酸洗加磁选的方法对碳包覆金属纳米磁性颗粒进行提纯；三是借助合适的表面活性剂和分散手段将碳包覆金属纳米磁性颗粒均匀分散到基液中合成稳定的磁性液体；具体工艺步骤是：

(1)所述的钨电弧法进行碳包覆金属纳米磁性颗粒的制备，将软磁金属原料置入反应室中的石墨坩埚中，对反应室抽真空并用惰性气体充分气洗，以一定的流量向反应室中充入碳氢化合物气体和惰性气体，二种气体以任意比例充入，碳氢化合物气体为反应气体，惰性气体为载气，同时开启真空泵，调节阀门开启量，使反应室内的压力处于一动态平衡的稳定值；通电引弧利用电弧的热量加热熔化蒸发金属原料，通过碳氢化合物气体的催化裂解提供包覆金属微粒的碳源，最终在载气的带动下到达收集室，经冷阱急速冷却后形成碳包覆金属纳米磁性微粒；

(2)所述的采用酸洗加磁选的方法对碳包覆金属纳米磁性颗粒进行提纯，将从反应室收集到的烟灰状产物，倒入强酸性溶液中酸洗处理，以溶解产物中未被碳膜包覆或碳膜包覆不完全的金属纳米颗粒；经去离子水反复洗涤后，将产物转移到易分散和易挥发的有机溶剂中用超声波振荡分散；将分散后的溶液置于磁座上借助磁选的方法将碳包覆完整的金属纳米颗粒与生产过程中产生的各类无磁性的碳杂质分开，即可得到纯化的碳包覆金属纳米粉体；

(3)所述的借助合适的表面活性剂和分散手段将碳包覆金属纳米磁性颗粒均匀分散到基液中合成稳定的磁性液体，将纯化后的碳包覆金属纳米粉体，使用一定量的表面活性剂借助超声波振荡将其均匀分散到基液中，经离心分选去除其中的少许大颗粒，即可得到分散稳定的胶体溶液——含有碳包覆金属纳米磁性微粒的磁性液体。

2.根据权利要求1所述的碳包覆金属纳米颗粒为磁载子的磁性液体制备方法，其特征是：所述的软磁金属原料为过渡金属，包括铁、钴、镍或者其合金。

3.根据权利要求1所述的碳包覆金属纳米颗粒为磁载子的磁性液体制备方法，其特征是：所述的碳氢化合物气体为易于催化裂解生成碳原子的气体，包括CH₄、C₂H₄或C₃H₆。

4.根据权利要求1所述的碳包覆金属纳米颗粒为磁载子的磁性液体的制备方法，其特征是：所述的载气为惰性气体或性质不活泼气体，包括氦气、氩气或氮气。

5.根据权利要求1所述的碳包覆金属纳米颗粒为磁载子的磁性液体制备方法，其特征是：所述的酸洗处理时使用强酸性溶液，包括浓盐酸，浓硫酸、浓硝酸或者王水。

6.根据权利要求1所述的碳包覆金属纳米颗粒为磁载子的磁性液体制备方法，其特征是：所述的易分散和易挥发的有机溶剂为丙酮、四氯乙烯或者甲苯。

7.根据权利要求1所述的碳包覆金属纳米颗粒为磁载子的磁性液体制备方法，其特征是：所述的表面活性剂为油酸、油酸酯、T151或者其复合型表面活性剂。

8.一种实现碳包覆金属纳米颗粒为磁载子的磁性液体制备方法的设备，其特征是：它包括氦气瓶、减压阀、氦气流量计、丙烯瓶、减压阀、丙烯气流量计、气体喷嘴、石墨坩埚、钨电极、软磁金属原料试块、反应室、液氮冷阱、收集室、直流电源、真空泵阀门、真空泵和真空泵控制柜，惰性气体瓶和碳氢化合物气体瓶分别均通过串联的减压阀和气体流量计与气体喷嘴连接，所提喷嘴与反应室连接，在反应室内有钨电极、石墨坩埚和软磁金属原料试块，直流电源为工作电源，和反应室相连的收集室周圈布置有液氮冷阱，在收集室的另一端有真空泵和真空泵阀门，真空泵与真空泵控制柜连接。