本发明涉及一种磁性金属纳米阵列及其制备方法和应用，属于纳米材料。
背景技术：
1、磁性金属制备成有序的一维纳米阵列，有助于发现其新物性，开拓新的应用领域。众所周知，与磁相关的许多物理特征长度都恰好处于纳米量级(如磁单畴尺寸、超顺磁临界尺寸、交换作用长度等)，当磁性材料的尺寸与这些特征物理长度相当，进而排列成规整的有序结构时，就会表现出特殊的性能。此外，磁性金属制成一维纳米阵列后其电磁特性不但可以通过外场进行调节，而且其介电常数和磁导率也可通过一维纳米材料的直径、长度、距离等进行控制。这些优异的性能使得一维磁性金属纳米阵列在高密度磁存储、微波器件、超材料、催化等领域展现出良好的发展前景。
2、一维磁性金属纳米阵列的制备方法中，相比“自上而下”(top-down)的方法，“自下而上”(bottom-up)直接生长或组装纳米阵列具有成本低、效率高等优势，特别是其中的溶液法。溶液法以对设备要求简单、反应条件温和、材料选择性广而备受关注。现阶段，采用溶液法合成一维磁性金属纳米阵列主要借助模板的限域作用，使磁性金属在孔道中沉积生长。常见的模板主要为阳极氧化铝(aao)和多孔聚碳酸酯(pc)。以aao为模板，nielsch等(nielsch k.,et al.,appl.phys.lett.,2001,79(9):1360-1362)电化学沉积了直径100nm的镍(ni)纳米线阵列；以pc为模板，rani等(rani v.s.,et al.,phys.status solidi a,2009,206(4):667–670)制备出钴(co)纳米线阵列。另外，通过在一些材料表面预先沉积制备多孔膜模板，也可以在硅(li y.l.,et al.,appl.phys.lett.,2012,100:052402)、砷化镓(gudkov v.a.,et al.,tech.phys.lett.,2013,39(9):805–807)等材料表面制备出一维磁性金属纳米阵列。但是，模板法制备一维磁性金属纳米阵列具有较大的局限。模板的使用，限制了纳米阵列的制备能力，模板的后续除去过程也会导致一维纳米阵列结构受损，而且模板法制备的纳米线多为多晶结构，影响了其性能。
3、为了摆脱模板的限制，liakakos等(liakakos n.,et al.,nano lett.,2014,14,3481-3486)发展了一种溶液外延生长技术。这种方法是以金属有机化合物为前躯体，借助金属离子与配体间的配位作用，通过反应条件的控制可实现一维磁性金属纳米阵列的直接合成。具体而言，就是以三氧化二铝为基材，在其表面预先溅射沉积一层有利于hcp-co生长的pt(111)外延层，然后将其放入含金属有机化合物及十六胺、十二烷酸的甲苯溶液中，在0.3mpa的氢气气氛中于100℃下反应3天，可在基材表面生长出co的纳米线阵列。该方法虽然摆脱了一维磁性金属纳米阵列溶液法合成过程中对模板的依赖，但以有机金属化合物为前躯体，价格昂贵，而且需要外延膜的辅助，反应条件也较苛刻。
技术实现思路
1、为了改善上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
2、一种一维磁性金属纳米阵列的制备方法，所述方法包括如下步骤：
3、在基底上预先沉积纳米金属颗粒层，再将基底放入含反应原料、成核剂、溶剂的反应体系中，密封反应，在基底表面得到一维磁性金属纳米阵列。
4、根据本发明的实施方案，所述基底为片状或网状基底。例如，所述基底选自金属丝网、玻璃片、硅晶片、金属片、聚合物膜、聚合物丝网中的任意一种。例如，所述金属丝网可以为不锈钢丝网；所述金属片可以为不锈钢片、铝片或铜片；所述聚合物膜可以为pei膜、pe膜、pp膜或pc膜；所述聚合物丝网可以为尼龙丝网。
5、根据本发明的实施方案，所述的纳米金属颗粒中的金属可以选自钯、金、钌、银中的一种或多种。
6、根据本发明的实施方案，所述纳米金属颗粒层的层数为一层。
7、根据本发明的实施方案，所述沉积可以选自本领域已知方式，例如化学镀沉积。
8、根据本发明的实施方案，所述反应原料选自含磁性金属元素的盐。所述磁性金属例如为钴和/或镍。所述含磁性金属元素的盐可以是磁性金属元素的卤化物、磁性金属元素的有机酸盐或无机酸盐。示例性地，所述反应原料选自氯化钴、氯化镍、乙酸钴、乙酸镍、硫酸钴、硫酸镍、硝酸钴和硝酸镍中的一种或多种。
9、根据本发明的实施方案，所述的成核剂选自氯金酸、硝酸银、氯化钌和氯化钯中的一种或多种。
10、根据本发明的实施方案，所述的溶剂选自多元醇。例如，选自c2-4的二元醇或三元醇，具体的可以选自丙三醇、乙二醇、1,2-丙二醇和1,3-丙二醇中的一种或多种。
11、根据本发明的实施方案，所述反应原料与溶剂的质量百分比为0.5～10％，例如1％、2％、3％、4％、5％、8％。
12、根据本发明的实施方案，所述的成核剂与反应原料的质量百分比为0.1～10％，例如0.5～5％，示例性为0.1％、0.3％、0.5％、1％、2％、5％、8％或10％。
13、根据本发明的实施方案，所述密封可以通过将反应体系置于溶剂热反应釜中实现。
14、根据本发明的实施方案，所述反应的温度为100～200℃，例如120℃、150℃、160℃。
15、根据本发明的实施方案，所述反应的时间为2～24h，例如4h、6h、8h、12h。
16、根据本发明的实施方案，所述制备方法还包括反应结束后，取出带有产物的基底，洗涤，干燥。
17、根据本发明的实施方案，所述一维磁性金属纳米阵列的制备方法包括如下步骤：
18、在基底上预先沉积纳米金属颗粒层，再将基底放入含反应原料、成核剂、溶剂的反应体系中，密封反应，在基底表面得到一维磁性金属纳米阵列；
19、所述纳米金属颗粒选自钯、金、钌、银颗粒中的一种或多种；
20、所述反应原料选自含磁性金属元素的盐，例如氯化钴、氯化镍、乙酸钴、乙酸镍、硫酸钴、硫酸镍、硝酸钴和硝酸镍中的一种或多种；
21、所述成核剂选自氯金酸、硝酸银、氯化钌和氯化钯中的一种或多种；
22、所述溶剂选自c2-4的二元醇或三元醇，例如选自丙三醇、乙二醇、1,2-丙二醇和1,3-丙二醇中的一种或多种。
23、本发明还提供上述方法制备得到的一维磁性金属纳米阵列。
24、根据本发明的实施方案，所述一维磁性金属纳米阵列具体为一维coni磁性金属纳米阵列、一维co磁性金属纳米阵列或一维ni磁性金属纳米阵列。
25、本发明还提供一种元件，所述元件包括基底和附着在所述基底表面的上述一维磁性金属纳米阵列。
26、本发明还提供上述一维磁性金属纳米阵列或元件在高密度磁存储、微波器件、超材料、催化等领域中的应用。
27、有益效果
28、本发明采用种子辅助-自催化还原生长方法来直接制备一维磁性金属纳米阵列。具体而言，就是通过纳米金属种子的辅助，利用磁性金属镍、钴等材料的自催化还原特性，实现一维磁性金属纳米阵列的自组装合成。这种方法无需借助模板，也无需外延膜的辅助，反应原料为价廉的无机化合物，反应条件中也无氢气气氛等苛刻的要求，是一种经济、简单的制备方法。
29、本发明制备的一维磁性金属纳米阵列可在高密度磁存储、微波器件、超材料、催化等领域获得应用。
1.一种一维磁性金属纳米阵列的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基底为片状或网状基底；例如，所述基底选自金属丝网、玻璃片、硅晶片、金属片、聚合物膜、聚合物丝网中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金属丝网为不锈钢丝网；所述金属片为不锈钢片、铝片或铜片；所述聚合物膜为pei膜、pe膜、pp膜或pc膜；所述聚合物丝网为尼龙丝网。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的纳米金属颗粒中的金属选自钯、金、钌、银中的一种或多种；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述沉积为化学镀沉积。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应原料选自含磁性金属元素的盐，所述磁性金属例如为钴和/或镍；优选所述含磁性金属元素的盐为磁性金属元素的卤化物、磁性金属元素的有机酸盐或无机酸盐；
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括反应结束后，取出带有产物的基底，洗涤，干燥。
8.权利要求1-7任一项所述制备方法制备得到的一维磁性金属纳米阵列；
9.一种元件，其特征在于，所述元件包括基底和附着在所述基底表面的权利要求8所述的一维磁性金属纳米阵列。
10.权利要求8所述的一维磁性金属纳米阵列或权利要求9所述的元件在高密度磁存储、微波器件、超材料或催化领域中的应用。
