【物化】FeCx纳米颗粒的物相调控及其磁学性能

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近期，北京大学侯仰龙教授课题组与北京大学特聘研究员王前团队合作，通过对传统有机高温液相反应的改良，以bcc-Fe@Fe₃O₄为晶种，长链有机胺（十八胺、油胺）为碳源，引入选择性吸附的卤素离子Cl^-，成功制备了具有不同晶体对称性的Fe₂C、Fe₅C₂以及Fe₃C高分散性纳米颗粒，并系统研究了其物相调控机理。

基于密度泛函理论（DFT）的模拟方法，该工作对Fe（101）面C原子吸附能进行了评价，结果显示当卤素离子Cl^-优先吸附于Fe（101）面时，C原子吸附能相比没有Cl^-选择吸附下降低了0.20 eV，即Cl^-的选择吸附削弱了Fe原子与C原子之间的键合作用。同时，比较Cl原子与C原子的部分密度占据数，发现在自旋向上与自旋向下两个自旋通道中，C的2p轨道能级能量比Cl的3p轨道能级更低。因此，卤素离子的引入可调控碳化铁纳米结构的物相。 

磁性测量表明，所得四种物相的碳化铁纳米结构均为典型铁磁性物质，其中，Fe₃C饱和磁化强度最高，约为101 emu/g，低于同尺寸单质bcc-Fe的饱和磁化强度，原因在于Fe-C之间的强耦合作用削弱了Fe原子的局域磁矩。六方相Fe₂C居里温度最高，约为498.7 K。

这一成果近期发表在《Chemical Science》上，文章前两位作者为北京大学博士研究生杨子煜和赵天山。

该论文作者为：Ziyu Yang, Tianshan Zhao, Xiaoxiao Huang, Xin Chu, Tianyu Tang, Yanmin Ju, Qian Wang, Yanglong Hou, Song Gao