[发明专利]Sm-Co合金非晶磁性纳米线阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及钐钴作主要成分的非晶态合金，具体地说是Sm-Co合金非晶磁性纳米线阵列的制备方法。

背景技术

Sm–Co合金具有比过渡族金属及其合金更优异的磁性能，作为最富有生命力的新型纳米磁性材料，Sm–Co产业新的应用生长点在不断涌现，除了在高密度磁存储介质、磁流体、家用电器和生物医药领域被广泛应用外，也极大地带动了微型器件在计算机、信息和机电行业的潜在发展。因而人们开始了对Sm-Co纳米磁性材料的研究。自1982年开始，胡作启、张玉龙等对非晶Sm–Co垂直磁化膜进行了创造性研究，发现Sm–Co合金比Nd–Co、Pr–Co合金具有更高的矫顽力、饱和磁化强度、矩形比和最大磁能积，是制备垂直磁记录介质更好的材料(胡作启，李佐谊.磁控溅射薄膜的厚度均匀性理论研究[J].华中理工大学学报,1996,24(1):89-92；张玉龙.SmCo薄膜的制备与性能研究[D].武汉:华中师范大学,2006)。

目前Sm–Co合金薄膜主要通过电子束蒸发、激光蒸发、溅射、真空喷镀、外延技术、熔盐电沉积和非水电沉积方法制备(刘湘华，严格，崔利亚，等.纳米结构SmCo/FeCo多层薄膜的磁性.物理学报，1999，48(S):S180～S186；王宇，何凤荣，刘冠昆，等.二甲基甲酰胺中电沉积制备钐钴合金.应用化学，2002，19(1)：88～90)。这些技术对制备条件要求较高，而水溶液电沉积法设备简单、操作方便，易在表面和曲面上成膜，而且膜的厚度、组成和形貌等能通过改变一些工艺参数来调节。但是由于Sm很难从溶液中还原得到，因而有关水溶液电沉积Sm–Co合金纳米线阵列的方法在国内外鲜见报道。

对于还原电位很负的稀土元素，在水溶液中不能单独电沉积出来。但是一般认为，在电沉积过程中，它们可以被铁族元素，如铁、钴或/和镍，以诱导共沉积的形式被还原形成合金(刘淑兰，成旦红等.水溶液中电沉积稀土合金的研究现状.物理化学学报，1995，11(12):1110-1113)。同时，为了保证沉积的效果，通过添加适当的络合剂可以有效地使还原电位很负的稀土元素的沉积电位正移，从而提高这类稀土元素的沉积量。然而，在现有水溶液中电沉积稀土合金的技术中，得到的Sm-Co合金纳米线沉积率很低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供Sm-Co合金非晶磁性纳米线阵列的制备方法，通过调节Sm与Co离子的浓度比，并添加络合剂甘氨酸有效地使稀土元素Sm的沉积电位正移，从而大大提高Sm-Co合金非晶磁性纳米线阵列的沉积率，克服了现有技术中Sm-Co合金纳米线即Sm-Co合金非晶磁性纳米线阵列沉积率低的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：Sm-Co合金非晶磁性纳米线阵列的制备方法，步骤如下：

第一步，安装专用的Sm-Co合金非晶磁性纳米线沉积装置：

该装置由石墨C电极、电解沉积槽、垫圈、AAO模板、Cu电极、直流稳压电源和磁力搅拌器构成，上述部件的连接方式是：石墨C电极与直流稳压电源的正极相连，垫圈保证Cu电极与AAO模板紧密相接并与直流稳压电源的负极相连，磁力搅拌器安置在电解沉积槽底部，由此安装成专用的Sm-Co合金非晶磁性纳米线沉积装置；

第二步，AAO模板的前处理和电解沉积液的配制：

首先将AAO模板浸泡在去离子水中，置于60℃水浴中1min，然后置于超声波发生器中用超声波震荡，至充分赶走纳米孔洞中的气泡，以备使用，用100mL去离子水将化学试剂SmCl₃·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、H₃BO₃、甘氨酸和抗坏血酸进行溶解配制得到电解沉积液，该电解沉积液的摩尔浓度配比为SmCl₃·6H₂O∶CoCl₂·6H₂O∶H₃BO₃∶甘氨酸∶抗坏血酸＝0.5～1.8∶2～5∶5～10∶4～8∶3～7；

第三步，沉积Sm-Co合金非晶磁性纳米线阵列：