程序变温微流体法制备核壳结构型纳米材料

本课题拟在我们用微流体反应器对纳米材料的尺寸、结构、性能和稳定性可控研究的基础上，通过程序变温微流体法解决对核壳结构型纳米材料的层次结构和界面性能进行精确调控的难题，研究相关结构参数对核壳结构型纳米材料的磁性能和界面磁电交换耦合效应的调节机制。该课题对设计特定磁性能和电性能的核壳结构型纳米材料具有重要的理论意义，是制备核磁共振分子影像增效剂、高分辨率生物传感器、高灵敏度巨磁阻抗地磁导航仪的材料基础。研究中以（FeCoXAl）@X（X为Ag或Au）核壳结构型纳米颗粒为研究对象，在线调控磁性核的晶体结构、表面性能和壳层厚度，研究这些结构参数对材料磁性能和界面磁电交换耦合效应的制约机制，并制备出结构稳定性能可调的单分散或窄分散核壳结构型纳米材料。该课题为开发多层次纳米颗粒内各组分间的磁电耦合效应的应用提供理论指导，为特种功能型纳米材料的可控制备提供一个新方法。

核壳结构使纳米材料多功能化、组份耦合效应最大化，从而优化材料性能并克服尺度变小产生的矛盾，使其在能源、信息和生物医学领域具有潜在应用价值，是当前纳米材料研究前沿之一。本项目开发程序变温微流控技术，辅以原位生成、置换-外延生长工艺调控核壳结构，成功制备出多种核壳纳米材料。通过原位生成工艺制备出壳层均匀的金属合金@金属氧化物核壳纳米材料, 如FeB@Fe3O4、FeAl@Al2O3、CoFeAl@Al2O3.；运用高温成核、低温终止微流体技术获得2-7nm均匀粒径的核，再通过程序变温精确调节原位置换-外延生长参数制备出金属合金@贵金属异质核壳纳米材料，如Co@Au、CoFe@Au、CoFe@Ag等。在原子尺度上研究核、壳结构与其界面结构及其磁、光性能和稳定性的相关性。提出纳米尺度非晶态理念，从根本上解决了核壳晶格匹配难题；提出多级耦合纳米结构模型，解决纳米尺度下铁磁性和超顺磁性的矛盾；获得了一种高效环保、结构可控批量制备核壳纳米材料的通用方法。在J. Phys. Chem. C、Nanoscale等上发表SCI论文11篇，SCI引用22次，发表专著章节一篇，申请3个专利，获批1项，在国际会议作报告4次。