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JP2015185602A - FePd / Fe nanocomposite magnet and manufacturing method thereof - Google Patents

FePd / Fe nanocomposite magnet and manufacturing method thereof Download PDF

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JP2015185602A
JP2015185602A JP2014058887A JP2014058887A JP2015185602A JP 2015185602 A JP2015185602 A JP 2015185602A JP 2014058887 A JP2014058887 A JP 2014058887A JP 2014058887 A JP2014058887 A JP 2014058887A JP 2015185602 A JP2015185602 A JP 2015185602A
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正朗 伊東
Masao Ito
正朗 伊東
秀史 岸本
Hideshi Kishimoto
秀史 岸本
紀次 佐久間
Noritsugu Sakuma
紀次 佐久間
寺西 利治
Toshiji Teranishi
利治 寺西
良太 佐藤
Ryota Sato
良太 佐藤
タン トゥイ チュイン
Thang Thuy Trinh
タン トゥイ チュイン
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: an FePd/Fe nano composite magnet of which the magnetic property is further improved; and a method for manufacturing such an FePd/Fe nano composite magnet.SOLUTION: An FePd/Fe nano composite magnet has L1crystal structure having an FePd core and an Fe shell. The FePd core has an octahedron structure having, on its surface, (111) plane of L1lattice. A method for manufacturing an FePd/Fe nano composite magnet comprises the steps of: producing Pd nanoparticles having an octahedron structure from cube Pd nanoparticles; producing Pd/FeOcomposite nanoparticles each including a core composed of the Pd nanoparticle having the octahedron structure and a shell of FeO; and subsequently, performing a hydrogen reduction treatment in which the Pd/FeOcomposite nanoparticles are heated in a hydrogen atmosphere.

Description

本発明は、FePdナノ粒子をコアとし、FeをシェルとするFePd/Feナノコンポジット磁石、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a FePd / Fe nanocomposite magnet having FePd nanoparticles as a core and Fe as a shell, and a method for producing the same.

ナノコンポジット磁石は、ナノ粒子の硬磁性相をコアとし、ナノ粒子の軟磁性相をシェルとする硬/軟2相複合構造を備え、特にシェルの軟磁性相を数nm(5nm以下と言われる)の極微細粒とすることにより、コア/シェルの硬軟磁性相間に交換結合が働き、残留磁化および飽和磁化を大幅に増大できるという特性が注目されている。   A nanocomposite magnet has a hard / soft two-phase composite structure in which a hard magnetic phase of a nanoparticle is a core and a soft magnetic phase of the nanoparticle is a shell. ) Has attracted attention for its characteristics that exchange coupling works between the hard / soft magnetic phases of the core / shell and the remanence and saturation magnetization can be greatly increased.

このようなナンコンポジット磁石として、FePdナノ粒子をコアとし、FeをシェルとするFePd/Feナノコンポジット磁石が提案されている(特許文献1参照)。   As such a non-composite magnet, an FePd / Fe nanocomposite magnet having FePd nanoparticles as a core and Fe as a shell has been proposed (see Patent Document 1).

特開2010−263121号公報JP 2010-263121 A

上記従来のFePd/Feナノコンポジット磁石においては、磁気特性が十分でない場合があり、磁気特性のさらなる向上が求められている。本発明は、磁気特性をさらに向上させたFePd/Feナノコンポジット磁石及びその製造方法を提供することを目的とする。   In the conventional FePd / Fe nanocomposite magnet, the magnetic properties may not be sufficient, and further improvement of the magnetic properties is required. An object of this invention is to provide the FePd / Fe nanocomposite magnet which further improved the magnetic characteristic, and its manufacturing method.

上記の目的を達成するために、本発明によれば、FePdをコアとし、FeをシェルとするL10結晶構造を有するFePd/Feナノコンポジット磁石であって、前記FePdコアが、表面にL10格子の(111)面を有する八面体構造であることを特徴とするFePd/Feナノコンポジット磁石が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, an FePd / Fe nanocomposite magnet having an L1 0 crystal structure with FePd as a core and Fe as a shell, the FePd core having L1 0 on the surface. There is provided an FePd / Fe nanocomposite magnet characterized by an octahedral structure having a (111) plane of a lattice.

また上記の目的を達成するために、本発明によれば、立方体Pdナノ粒子から八面体構造を有するPdナノ粒子を作製し、この八面体構造を有するPdナノ粒子をコアとし、Fe23をシェルとするPd/Fe23複合ナノ粒子を作製し、次いでこのPd/Fe23複合ナノ粒子を水素雰囲気中で加熱する水素還元処理を施すことを含む、請求項1記載のFePd/Feナノコンポジット磁石の製造方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, Pd nanoparticles having an octahedral structure are produced from cubic Pd nanoparticles, and the Pd nanoparticles having the octahedral structure are used as a core, and Fe 2 O 3 The Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles having the shell as a shell are prepared, and then the Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles are subjected to a hydrogen reduction treatment in which the Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles are heated in a hydrogen atmosphere. A method for producing a / Fe nanocomposite magnet is provided.

八面体構造を有するPdナノ粒子を出発原料として、L10結晶構造を有するFePdをコア部とし、α−Feをシェル部とするFePd/Feナノコンポジット磁石を製造することにより、コア部が球体粒子構造である従来のFePd/Feナノコンポジット磁石と比較して磁気特性を向上させることができる。 By using a Pd nanoparticle having an octahedral structure as a starting material, an FePd / Fe nanocomposite magnet having FePd having an L1 0 crystal structure as a core part and α-Fe as a shell part is produced. Compared with a conventional FePd / Fe nanocomposite magnet having a structure, the magnetic properties can be improved.

本発明のFePd/Feナノコンポジット磁石の模式図である。It is a schematic diagram of the FePd / Fe nanocomposite magnet of the present invention. 実施例で作製された本発明のFePd/Feナノコンポジット磁石のTEM像である。It is a TEM image of the FePd / Fe nanocomposite magnet of this invention produced in the Example. 実施例で作製された本発明のFePd/Feナノコンポジット磁石のXRD測定チャートである。It is an XRD measurement chart of the FePd / Fe nanocomposite magnet of this invention produced in the Example.

本発明のFePd/Feナノコンポジット磁石は、図1に示すように、FePdをコアとし、Feをシェルとしており、前記FePdコアが、L10結晶構造を有し、表面にL10格子の(111)面を有する八面体構造であることを特徴とする。 As shown in FIG. 1, the FePd / Fe nanocomposite magnet of the present invention has FePd as a core and Fe as a shell, and the FePd core has an L1 0 crystal structure and has a L1 0 lattice (111) on the surface. It is an octahedral structure having a) plane.

このFePdコアは、表面がすべて{111}を有する八面体構造であることが好ましく、このFePd/Feナノコンポジット磁石の粒子の大きさは、八面体の稜線の長さが5nm〜100nmであることが好ましい。また、本発明のFePd/Feナノコンポジット磁石において、Fe:Pdの組成(原子比)は55:45〜75:25であることが好ましく、より好ましくは65:35である。また、FePd:Feで示すならば、82:18〜33:67であることが好ましく、より好ましくは54:46である。   The FePd core preferably has an octahedral structure with all surfaces having {111}, and the particle size of the FePd / Fe nanocomposite magnet is such that the length of the ridge line of the octahedron is 5 nm to 100 nm. Is preferred. In the FePd / Fe nanocomposite magnet of the present invention, the composition (atomic ratio) of Fe: Pd is preferably 55:45 to 75:25, and more preferably 65:35. Further, when expressed as FePd: Fe, it is preferably 82:18 to 33:67, more preferably 54:46.

本発明のFePd/Feナノコンポジット磁石において、コア部を八面体L10結晶構造のFePdを用いることにより、八面体の面が{111}となり、シェルのFe{110}と特異的に結合することになる。結果として、コア部とシェル部で交換結合作用が働き、保磁力が向上すると考えられる。 In FePd / Fe nanocomposite magnet of the present invention, by using a FePd of the core portion octahedral L1 0 crystal structure, octahedral faces {111}, and that specifically binds to Fe {110} of the shell become. As a result, it is considered that the exchange coupling action works in the core portion and the shell portion, and the coercive force is improved.

本発明のFePd/Feナノコンポジット磁石は、立方体Pdナノ粒子から八面体構造を有するPdナノ粒子を作製し、この八面体構造を有するPdナノ粒子をコアとし、Fe23をシェルとするPd/Fe23複合ナノ粒子を作製し、次いでこのPd/Fe23複合ナノ粒子を水素雰囲気中で加熱する水素還元処理を施すことにより製造される。 The FePd / Fe nanocomposite magnet of the present invention is made of Pd nanoparticles having an octahedral structure from cubic Pd nanoparticles, Pd nanoparticles having the octahedral structure as a core, and Pd having Fe 2 O 3 as a shell. / Fe 2 O 3 composite nanoparticles are produced, and then the Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles are subjected to a hydrogen reduction treatment by heating in a hydrogen atmosphere.

立方体Pdナノ粒子は、粒径1〜100nm、望ましくは1〜10nmである。これは常法で形成することができる。典型的には、Pdの塩を溶媒中で還元してPdナノ粒子を析出させる。その際に、下記を用いることができる。ただし、これらに限定する必要はない。   The cubic Pd nanoparticles have a particle size of 1 to 100 nm, desirably 1 to 10 nm. This can be formed in a conventional manner. Typically, a salt of Pd is reduced in a solvent to precipitate Pd nanoparticles. In that case, the following can be used. However, it is not necessary to limit to these.

Pdの前駆体であるPdの塩として、有機配位子を有する金属錯体(アセチルアセトナート塩、酢酸塩)や、塩化パラジウム、塩化パラジウム酸、塩化パラジウム酸ナトリウム、テトラアンミンパラジウム、ジクロロエチレンジアミンパラジウム、ジクロロジアンミンパラジウム、ジニトロジアンミンパラジウム、ジクロロテトラアンミンパラジウム、水酸化アンミンパラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウム等が挙げられる。   As a salt of Pd, which is a precursor of Pd, a metal complex having an organic ligand (acetylacetonate salt, acetate), palladium chloride, palladium chloride, sodium chloride, tetraammine palladium, dichloroethylenediamine palladium, dichloro Examples thereof include diammine palladium, dinitrodiammine palladium, dichlorotetraammine palladium, ammine palladium hydroxide, palladium sulfate, and palladium nitrate.

このPdの塩に、配位子としてポリビニルピロリドン及びKBrを加え、還元剤としてアスコルビン酸、タンニン酸、一価アルコール(メタノール、エタノール)、ポリオール等を加えて還元するが、この際、Br-がPd{100}面に選択的に配位し、一辺が5〜100nmの立方体Pd粒子を得ることができる。 Salts of the Pd, polyvinylpyrrolidone and KBr added as a ligand, ascorbic acid, tannic acid as the reducing agent, monohydric alcohols (methanol, ethanol), although reduced by adding a polyol such as, this time, Br - is Cubic Pd particles that are selectively coordinated to the Pd {100} plane and have a side of 5 to 100 nm can be obtained.

次いでこの立方体Pd粒子を原料とし、上記のPdの塩、配位子としてポリビニルピロリドン及びギ酸、そして還元剤としてホルムアルデヒドを加えることにより、立方体Pd粒子表面上でPdが成長し、ホルムアルデヒドの酸化体であるギ酸がPd(111)に特異的に配位することにより、Pd{111}面で覆われた八面体fcc結晶構造のPd粒子を得ることができる。このPd粒子の稜線長さは好ましくは5〜100nmである。   Next, Pd is grown on the surface of the cubic Pd particles by using the cubic Pd particles as a raw material, and adding the above-mentioned Pd salt, polyvinylpyrrolidone and formic acid as the ligand, and formaldehyde as the reducing agent. When formic acid specifically coordinates to Pd (111), Pd particles having an octahedral fcc crystal structure covered with a Pd {111} face can be obtained. The ridge line length of the Pd particles is preferably 5 to 100 nm.

こうして得られた八面体構造を有するPdナノ粒子をコアとし、Fe23をシェルとするPd/Fe23ナノコンポジット粒子を合成する。これは、典型的には、配位子をポリビニルピロリドン(水溶性配位子)からオレイルアミン(脂溶性配位子)に交換し、Feの塩もしくは有機金属化合物を溶媒中で還元あるいは熱分解させて、Pd粒子の表面にFe23として析出させる。その際に、下記を用いることができる。ただし、これらに限定する必要はない。 Pd / Fe 2 O 3 nanocomposite particles having Pd nanoparticles having an octahedral structure as a core and Fe 2 O 3 as a shell are synthesized. This typically involves changing the ligand from polyvinylpyrrolidone (water soluble ligand) to oleylamine (lipid soluble ligand) and reducing or thermally decomposing the Fe salt or organometallic compound in a solvent. Then, it is deposited as Fe 2 O 3 on the surface of the Pd particles. In that case, the following can be used. However, it is not necessary to limit to these.

Feの塩としては、有機配位子を有する金属錯体であることが好ましく、例えばアセチルアセトナート塩(例えば、鉄(II)アセチルアセトナート、鉄(III)アセチルアセトナート)、酢酸塩、塩化物、硫化物、水酸化物等が挙げられ、有機金属化合物としてはフェロセン、ペンタカルボニル鉄が挙げられる。このFeの添加量はPdの等倍〜4倍モル程度とすることが好ましい。   The Fe salt is preferably a metal complex having an organic ligand, such as an acetylacetonate salt (for example, iron (II) acetylacetonate, iron (III) acetylacetonate), acetate, chloride. , Sulfides, hydroxides, and the like, and examples of the organometallic compound include ferrocene and iron pentacarbonyl. The amount of Fe added is preferably about 1 to 4 moles of Pd.

界面活性剤としては、オレイルアミン、オレイン酸、TOP(トリオクチルホスフィン)、TOPO(トリオクチルホスフィンオキシド)、オクタデシルホスホン酸、トリオクチルリン酸、ミリスチン酸、ドデシルアミン、テトラエチレングリコール、ドデシルベンゼンスルホン酸等を用いることができる。この界面活性剤の添加量はFeの塩の等倍モル以上とすることが好ましい。   Surfactants include oleylamine, oleic acid, TOP (trioctylphosphine), TOPO (trioctylphosphine oxide), octadecylphosphonic acid, trioctylphosphoric acid, myristic acid, dodecylamine, tetraethylene glycol, dodecylbenzenesulfonic acid, etc. Can be used. The amount of the surfactant added is preferably equal to or greater than the mole of Fe salt.

界面活性剤としてTOP、トリオクチルリン酸、オレイルアミン、オレイン酸又はテトラエチレングリコールを用いる場合、これらは溶媒としても機能するが、必要に応じて溶媒を添加してもよい。この溶媒としては、Fe23シェルの成長反応において加熱するため、沸点の高い、かつ安定であるものが好ましく、例えば1−オクタノール、オクチルエーテル、1−オクタデセン、スクアレン、トリフェニルメタン等を用いることができる。 When TOP, trioctyl phosphoric acid, oleylamine, oleic acid or tetraethylene glycol is used as the surfactant, these also function as a solvent, but a solvent may be added as necessary. As this solvent, since it is heated in the growth reaction of Fe 2 O 3 shell, a solvent having a high boiling point and stable is preferable. For example, 1-octanol, octyl ether, 1-octadecene, squalene, triphenylmethane, etc. are used. be able to.

還元剤としては、一価アルコール、ポリオール(多価アルコール)、アミン系物質、又はジフェニルシランを用いることが好ましい。一価アルコールとしては、特に限定されないが、例えば1−オクタノール、1−デカノール、1−ドデカノール等を用いることができ、還元を行う反応温度より高い沸点を有するものが好ましい。ポリオールとしては、特に限定されないが、例えば1,2−オクタンジオール、1,2−ドデカンジオール、1,2−テトラデカンジオール、1,2−ヘキサデカンジオール等を用いることができ、還元を行う反応温度より高い沸点を有するものが好ましい。その他にも、ヒドラジン、アミンボラン錯体、水素化ほう素ナトリウム、テトラブチルアンモニウムボロヒドリド、ジボランなどでも還元が可能である。還元剤の添加量は、Feの塩の等倍モル以上とすることが好ましい。   As the reducing agent, it is preferable to use a monohydric alcohol, a polyol (polyhydric alcohol), an amine-based substance, or diphenylsilane. Although it does not specifically limit as monohydric alcohol, For example, 1-octanol, 1-decanol, 1-dodecanol etc. can be used, and what has a boiling point higher than the reaction temperature which performs a reduction | restoration is preferable. The polyol is not particularly limited, and for example, 1,2-octanediol, 1,2-dodecanediol, 1,2-tetradecanediol, 1,2-hexadecanediol, and the like can be used. Those having a high boiling point are preferred. In addition, hydrazine, amine borane complex, sodium borohydride, tetrabutylammonium borohydride, diborane and the like can be used for reduction. The amount of the reducing agent added is preferably equal to or greater than the mole of Fe salt.

最後に、こうして得られたPd/Fe23複合ナノ粒子を水素雰囲気中で加熱する水素還元処理を施す。この水素還元処理においては、上記で得られたPd/Fe23複合ナノ粒子を水素雰囲気中で熱処理することにより、コアがFePd規則相(L10−FePd)を主体とし、極微細な(5nm以下程度の)Fe相のシェルで覆われたFePd/Feナノコンポジット粒子が得られる。 Finally, a hydrogen reduction treatment is performed in which the Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles thus obtained are heated in a hydrogen atmosphere. In this hydrogen reduction treatment, the Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles obtained above are heat-treated in a hydrogen atmosphere, whereby the core is mainly composed of FePd ordered phases (L1 0 -FePd) and is extremely fine ( FePd / Fe nanocomposite particles covered with an Fe phase shell (about 5 nm or less) are obtained.

すなわち、この水素還元処理工程の熱処理は、下記の作用(1)(2)を行なう。
(1)Pd/Fe23複合ナノ粒子のPdコアの表面でFe23を水素で還元してFeとして、Pdコア内に拡散させてコアをFePd合金(不規則相)とし、さらにこれを規則相L10-FePdに変態させる。これにより、規則度が高まり、保磁力が高まる。
That is, the heat treatment in this hydrogen reduction treatment step performs the following actions (1) and (2).
(1) Fe 2 O 3 is reduced with hydrogen on the surface of the Pd core of the Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles as Fe, and diffused into the Pd core to form a FePd alloy (irregular phase); This is transformed into the ordered phase L1 0 -FePd. This increases the degree of order and increases the coercive force.

(2)Pd/Fe23複合ナノ粒子のPdコアの表面でFe23を水素で還元してFeを自己拡散させて極微細な(5nm以下程度の)粒子としてFePdコア表面を覆わせる。これにより、硬磁性のコア相からの交換結合長が軟磁性のシェル相に及び、残留磁化が高まる。 (2) Fe 2 O 3 is reduced with hydrogen on the surface of the Pd core of the Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles, and Fe is self-diffused to cover the surface of the FePd core as ultrafine particles (about 5 nm or less). Make it. As a result, the exchange coupling length from the hard magnetic core phase reaches the soft magnetic shell phase, and the residual magnetization increases.

この水素還元熱処理により保磁力と残留磁化とを同時に高めることができる。処理温度は470〜570℃が好ましく、より好ましくは500〜550℃であり、処理時間は3時間以上が好ましく、より好ましくは10時間以上である。   By this hydrogen reduction heat treatment, coercive force and remanent magnetization can be simultaneously increased. The treatment temperature is preferably 470 to 570 ° C., more preferably 500 to 550 ° C., and the treatment time is preferably 3 hours or more, more preferably 10 hours or more.

昇温速度は遅いほど良く、10℃/min以下が好ましく、より好ましくは3℃/minである。   The slower the rate of temperature rise, the better, preferably 10 ° C./min or less, more preferably 3 ° C./min.

水素還元熱処理の前処理として、ナノ粒子表面の有機物を除去することが望ましい。前処理の方法は、有機物の除去に一般に用いられる方法であって良く、オゾン処理が望ましいが、特に限定しない。表面有機物の残存量は少ないほど良く、3wt%以下が好ましく、より好ましくは1wt%以下である。   As a pretreatment for the hydrogen reduction heat treatment, it is desirable to remove organic substances on the surface of the nanoparticles. The pretreatment method may be a method generally used for removing organic substances, and ozone treatment is desirable, but is not particularly limited. The smaller the remaining amount of surface organic matter is, the better.

実施例1
冷却管と温度計を装着した300mL三ツ口フラスコに、ポリビニルピロリドン25mmol(モノマー換算)及びL−アスコルビン酸3.75mmolを入れ、超純水250mLに溶解させた後、この溶液を激しく撹拌しながら大気雰囲気で80℃に加熱した。ここへ、Pd前駆体としての塩化パラジウム(II)酸ナトリウム5mmol、KBr1.1mmol及びKCl65.4mmolを超純水50mLに溶解させた溶液をすばやく注入し、撹拌しながら80℃で3時間保持した。その後、室温まで冷却し、遠心分離によって沈殿を回収した。
Example 1
A 300 mL three-necked flask equipped with a condenser and a thermometer is charged with 25 mmol of polyvinylpyrrolidone (monomer conversion) and 3.75 mmol of L-ascorbic acid, dissolved in 250 mL of ultrapure water, and then the atmosphere is stirred with vigorous stirring. To 80 ° C. A solution prepared by dissolving 5 mmol of sodium palladium (II) chloride as a Pd precursor, 1.1 mmol of KBr and 65.4 mmol of KCl in 50 mL of ultrapure water was quickly poured into the solution and kept at 80 ° C. for 3 hours with stirring. Then, it cooled to room temperature and collect | recovered precipitation by centrifugation.

得られたPdナノ粒子(立方体Pd粒子)0.3mmol(Pd原子換算)を、冷却管と温度計を装着した1L三ツ口フラスコに入れ、さらにポリビニルピロリドン51.6mmol(モノマー換算)及びホルムアルデヒド73.3mmolを加え、超純水500mLに溶解させた後、この溶液を激しく撹拌しながら大気雰囲気で40℃に加熱した。ここへ、Pd前駆体としての塩化パラジウム(II)酸ナトリウム8.1mmolを超純水100mLに溶解させた溶液をすばやく注入し、撹拌しながら40℃で24時間保持した。その後、アセトンを加え、遠心分離によって沈殿を回収し、さらに体積比1:3で混合したアセトン/エタノール混合溶媒に再分散させ、遠心分離を行い沈殿を回収することにより、サイズセパレーションによる微小粒子の除去を行った。   The obtained Pd nanoparticles (cubic Pd particles) 0.3 mmol (in terms of Pd atoms) was placed in a 1 L three-necked flask equipped with a condenser and a thermometer, and further 51.6 mmol of polyvinylpyrrolidone (in terms of monomer) and 73.3 mmol of formaldehyde. Was added and dissolved in 500 mL of ultrapure water, and the solution was heated to 40 ° C. in the atmosphere with vigorous stirring. Here, a solution prepared by dissolving 8.1 mmol of sodium palladium (II) chloride as a Pd precursor in 100 mL of ultrapure water was quickly poured, and kept at 40 ° C. for 24 hours while stirring. Thereafter, acetone is added, and the precipitate is collected by centrifugation. Further, the precipitate is re-dispersed in an acetone / ethanol mixed solvent mixed at a volume ratio of 1: 3, and centrifuged to collect the precipitate, thereby collecting fine particles by size separation. Removal was performed.

こうして得られたポリビニルピロリドン保護八面体Pdナノ粒子(稜長18nm)1mmol(Pd原子換算)をオレイルアミン20mmolと共にクロロホルム20mLに溶解させ、20分間超音波照射を行った後、大気雰囲気下で50℃に加熱し、30分間撹拌した。その後、エタノールを加え遠心分離を行うことで沈殿を回収した。   The polyvinylpyrrolidone-protected octahedral Pd nanoparticle (ridge length 18 nm) thus obtained was dissolved in 20 mL of chloroform together with 20 mmol of oleylamine and subjected to ultrasonic irradiation for 20 minutes, and then heated to 50 ° C. in an air atmosphere. Heat and stir for 30 minutes. Thereafter, ethanol was added and the mixture was centrifuged to collect the precipitate.

こうして得られたオレイルアミン保護八面体Pd(111)ナノ粒子(稜長18nm)1mmol(Pd原子換算)を、冷却管と温度計を装着した300mL三ツ口フラスコに入れ、1−オクタデセン125mLを加え、ナノ粒子を溶解させた。その中にオレイン酸10.4mmol及びオレイルアミン11.2mmolを加えた後、溶液中の溶存酸素を取り除くため溶液を攪拌しながら80℃で1時間の減圧脱気を行った。反応容器内を窒素雰囲気下にした後、激しく撹拌しながら80℃に保持された反応溶液へ、ペンタカルボニル鉄(Fe(CO)5)18.3mmolをすばやく注入した。その後、3℃/minで180℃まで昇温し1時間保持することによってPd表面上でγ−Fe23相を成長させた。反応溶液を室温まで冷却し、余分な有機物と微細な酸化鉄粒子を取り除くため、体積比1:2で混合したn−ヘキサン/エタノール混合溶媒を加え遠心分離することで精製処理を行い、Pd/γ−Fe23ナノ粒子の黒色沈澱物を得た。 The oleylamine-protected octahedral Pd (111) nanoparticles (ridge length 18 nm) 1 mmol (Pd atom equivalent) thus obtained were put into a 300 mL three-necked flask equipped with a condenser and a thermometer, and 1-octadecene 125 mL was added to the nanoparticles. Was dissolved. Then, 10.4 mmol of oleic acid and 11.2 mmol of oleylamine were added thereto, and then degassed under reduced pressure at 80 ° C. for 1 hour while stirring the solution to remove dissolved oxygen in the solution. After putting the inside of the reaction vessel under a nitrogen atmosphere, 18.3 mmol of pentacarbonyl iron (Fe (CO) 5 ) was quickly injected into the reaction solution maintained at 80 ° C. with vigorous stirring. Thereafter, the temperature was raised to 180 ° C. at 3 ° C./min and held for 1 hour to grow a γ-Fe 2 O 3 phase on the Pd surface. The reaction solution is cooled to room temperature, and in order to remove excess organic matter and fine iron oxide particles, a purification process is performed by adding an n-hexane / ethanol mixed solvent mixed at a volume ratio of 1: 2 and centrifuging, and Pd / A black precipitate of γ-Fe 2 O 3 nanoparticles was obtained.

得られたPd/Fe23複合ナノ粒子を、4%H2−Ar雰囲気中で10℃/minの昇温速度で550℃に加熱し、10時間の水素還元熱処理を行なった。 The obtained Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles were heated to 550 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min in a 4% H 2 —Ar atmosphere and subjected to hydrogen reduction heat treatment for 10 hours.

比較例1
パラジウムアセチルアセトナト(Pd(acac)2)0.17mmolを100mL三ツ口フラスコに入れ、反応容器内を窒素雰囲気にした後、トリオクチルホスフィン1.0mLを加え、Pd(acac)2を溶解させた。次に、オレイルアミン10mLを加え、再び窒素置換を行った後、5℃/minで250℃まで昇温し30分保持した。その後室温まで冷却し、反応溶液にエタノールを加え遠心分離し沈殿精製を行った。
Comparative Example 1
Palladium acetylacetonate (Pd (acac) 2 ) 0.17 mmol was placed in a 100 mL three-necked flask and the reaction vessel was filled with a nitrogen atmosphere, and then 1.0 mL of trioctylphosphine was added to dissolve Pd (acac) 2 . Next, 10 mL of oleylamine was added to perform nitrogen substitution again, and then the temperature was raised to 250 ° C. at 5 ° C./min and held for 30 minutes. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature, ethanol was added to the reaction solution, and the mixture was centrifuged and purified by precipitation.

得られた粒径5nmのPdナノ粒子を100mL三口フラスコに入れ、エバポレーターで溶媒を留去し、1−オクタノール20mLを加えてPdナノ粒子を溶解させた。その中に鉄(III)アセチルアセトナト(Fe(acac)3)0.43mmol、オレイン酸とオレイルアミンをそれぞれ6.8mmol加えた後、溶液中の溶存酸素を取り除くため溶液を攪拌しながら窒素バブリングを行った。反応容器内を窒素雰囲気下にした後、180℃まで昇温し1時間保持することによってPd表面上でγ−Fe23相を成長させた。反応溶液を室温まで冷却し、余分な有機物と微細な酸化鉄粒子を取り除くため、体積比1:2で混合したn−ヘキサン/エタノール混合溶媒を加え遠心分離することで精製処理を行い、Pd/γ−Fe23ナノ粒子の黒色沈澱物を得た。 The obtained Pd nanoparticles having a particle diameter of 5 nm were put into a 100 mL three-necked flask, the solvent was distilled off with an evaporator, and 20 mL of 1-octanol was added to dissolve the Pd nanoparticles. After adding 0.43 mmol of iron (III) acetylacetonate (Fe (acac) 3 ) and 6.8 mmol each of oleic acid and oleylamine, nitrogen bubbling was performed while stirring the solution to remove dissolved oxygen in the solution. went. The reaction vessel was under a nitrogen atmosphere, were grown γ-Fe 2 O 3 phase over Pd surface by holding the temperature was raised for 1 hour to 180 ° C.. The reaction solution is cooled to room temperature, and in order to remove excess organic matter and fine iron oxide particles, a purification process is performed by adding an n-hexane / ethanol mixed solvent mixed at a volume ratio of 1: 2 and centrifuging, and Pd / A black precipitate of γ-Fe 2 O 3 nanoparticles was obtained.

得られたPd/Fe23複合ナノ粒子に更にPdナノ粒子を、Pd添加量がFe:Pd=6:4あるいはFePd:Fe=8:2となるように添加した。Pdナノ粒子とPd/γ−Fe23ナノ粒子の混合は、作製したPd/γ−Fe23ナノ粒子ヘキサン溶液に5nmPdナノ粒子を溶解させ、超音波処理を施すことにより行った。 Pd nanoparticles were further added to the obtained Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles so that the amount of Pd added was Fe: Pd = 6: 4 or FePd: Fe = 8: 2. Pd nanoparticles and Pd / γ-Fe 2 O 3 nanoparticles were mixed by dissolving the 5 nm Pd nanoparticles in the prepared Pd / γ-Fe 2 O 3 nanoparticle hexane solution and applying ultrasonic treatment.

得られたPd添加Pd/Fe23複合ナノ粒子にオゾン処理を行い表面有機物を除去した後、4%H2−Ar雰囲気中で3℃/minの昇温速度で500℃に加熱し、10時間の水素還元熱処理を行なった。 The obtained Pd-added Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles were subjected to ozone treatment to remove surface organic substances, and then heated to 500 ° C. at a rate of 3 ° C./min in a 4% H 2 —Ar atmosphere. A hydrogen reduction heat treatment for 10 hours was performed.

実施例1で作製したFePd/Feナノコンポジット磁石について、TEM像を図2に示す。この像より、八面体の稜線長さが20nmであり、コア部L10-FePdとシェル部α−Feからなるコアシェル型ナノコンポジット磁石粒子が確認できた。 A TEM image of the FePd / Fe nanocomposite magnet produced in Example 1 is shown in FIG. From this image, the core-shell type nanocomposite magnet particle consisting of the core portion L1 0 -FePd and the shell portion α-Fe was confirmed with the octahedral ridge length of 20 nm.

また、実施例1及び比較例1において作製した磁石について、10Tのパルス着磁後、室温にてSQUID測定を行い、保磁力を測定したところ、実施例1で作製された粒子の保磁力は4.17kOeであり、一方比較例1で作製された粒径5nmの球体コア部L10-FePdとシェル部α−Feからなるコアシェル型ナノコンポジット磁石粒子の保磁力は2.3kOeであった。さらに、実施例1で作製した磁石のXRD測定結果を図3に示す。 Moreover, when the magnets produced in Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to SQUID measurement at room temperature after 10T pulse magnetization, and the coercive force was measured, the coercivity of the particles produced in Example 1 was 4. On the other hand, the coercive force of the core-shell nanocomposite magnet particle composed of the spherical core portion L1 0 -FePd having a particle diameter of 5 nm and the shell portion α-Fe produced in Comparative Example 1 was 2.3 kOe. Furthermore, the XRD measurement result of the magnet produced in Example 1 is shown in FIG.

Claims (2)

FePdをコアとし、FeをシェルとするL10結晶構造を有するFePd/Feナノコンポジット磁石であって、前記FePdコアが、表面にL10格子の(111)面を有する八面体構造であることを特徴とするFePd/Feナノコンポジット磁石。 An FePd / Fe nanocomposite magnet having an L1 0 crystal structure having FePd as a core and Fe as a shell, wherein the FePd core has an octahedral structure having a (111) face of an L1 0 lattice on the surface. FePd / Fe nanocomposite magnet characterized. 立方体Pdナノ粒子から八面体構造を有するPdナノ粒子を作製し、この八面体構造を有するPdナノ粒子をコアとし、Fe23をシェルとするPd/Fe23複合ナノ粒子を作製し、次いでこのPd/Fe23複合ナノ粒子を水素雰囲気中で加熱する水素還元処理を施すことを含む、請求項1記載のFePd/Feナノコンポジット磁石の製造方法。 Pd nanoparticles having an octahedral structure are prepared from cubic Pd nanoparticles, and Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles having the Pd nanoparticles having the octahedral structure as a core and Fe 2 O 3 as a shell are prepared. Then, the method for producing an FePd / Fe nanocomposite magnet according to claim 1, further comprising subjecting the Pd / Fe 2 O 3 composite nanoparticles to a hydrogen reduction treatment by heating in a hydrogen atmosphere.
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