專利名稱：一種球形鐵氧體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性材料的制備方法，具體涉及球形尖晶石型鋅鐵氧體、錳鐵氧體和鎂鐵氧體粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體的化學(xué)通式為MFe2O4，其中M可以是錳、鉆、鎳、鋅、鎂等。可以通過調(diào)節(jié)M2+組分及反應(yīng)條件來改變鐵氧體磁性顆粒的磁學(xué)性能。鐵氧體材料優(yōu)異的磁學(xué)性能廣泛用作高密度信息記錄、磁流體、靶向給藥和電磁波吸波等材料。磁性材料的形貌可控制備研究吸引著許多科研工作者的關(guān)注，因?yàn)榇判允呛筒牧闲蚊裁芮邢嚓P(guān)的。目前制備鐵氧體磁性材料采用的合成方法主要有水熱法、溶劑熱法、溶膠-凝膠法和微乳液法等。微乳液法被認(rèn)為是非常好的制備單分散磁性材料的方法。但是 該方法由于工藝較復(fù)雜使其大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)較困難。溶膠-凝膠法制備鐵氧體的粒徑及形貌控制的研究比較少。水熱法原料配比及反應(yīng)條件易于調(diào)節(jié)，操作過程簡單、節(jié)能。但是在制備過程中由于材料的磁性導(dǎo)致制備的樣品形貌團(tuán)聚嚴(yán)重也是磁性材料制備領(lǐng)域需要克服的問題。所以在磁性材料的制備過程中，常常采用乙二醇作為溶劑和分散劑的溶劑熱法。研究較多的是采用強(qiáng)堿氫氧化鈉作為沉淀劑來制備鐵氧體材料。氫氧化鈉的使用使得形核和結(jié)晶過程比較快，材料的形貌控制比較困難。基于此，為了獲得分散性好、形貌可控的鐵氧體材料，我們選用乙醇胺這種比較溫和的沉淀劑采用溶劑熱法來制備鐵氧體。本工藝不需加入表面活性劑和聚合物，能夠簡化制備工藝，節(jié)約成本，在工業(yè)化生產(chǎn)中具有重要的現(xiàn)實(shí)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以乙醇胺為沉淀劑制備鐵氧體的方法，是一種鐵氧體粉末的低成本簡易制備方法。本發(fā)明以三氯化鐵和氯化物的乙二醇溶液為反應(yīng)溶液，以乙醇胺為沉淀劑，在室溫下攪拌混合均勻形成液相反應(yīng)溶液，轉(zhuǎn)移入反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)后，離心洗滌和干燥處理后得到鐵氧體粉末。所提供的方法簡單，操作方便，所用的原料廉價(jià)易得，是一種適于工業(yè)化生產(chǎn)的制備方法。具體步驟是
(1)將三氯化鐵和氯化物按照2:1的摩爾比混合溶解于50mL乙二醇溶液中，形成淡黃色澄清透明溶液；
(2)量取l-30mL乙醇胺溶液加入上述溶液中，磁力攪拌混合均勻；
(3)將上述溶液轉(zhuǎn)移入反應(yīng)釜中在180-250°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱處理時(shí)間為
6-30h，反應(yīng)釜的填充量為50%-80% ；
(4)對水熱處理后的液相反應(yīng)體系中的產(chǎn)物進(jìn)行離心或磁性吸附分離，對分離出的產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥處理，即得鐵氧體粉體。所述的作為反應(yīng)物的氯化物包括氯化鋅、氯化錳和氯化鎂。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(I)反應(yīng)原料簡單且廉價(jià)易得，制備方法簡單，反應(yīng)條件易于控制，操作簡便。(2)所制備的鐵氧體結(jié)晶好、晶相純度高。(3)該技術(shù)能夠重復(fù)和放大，產(chǎn)量和產(chǎn)率都較高，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。(4)本發(fā)明為磁性球形鐵氧體的合成提供了一條好的途徑和思路，可以應(yīng)用于藥物載體和重金屬離子吸附等領(lǐng)域，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。


圖I、實(shí)施例I制備的鋅鐵氧體的X射線粉末衍射(XRD)圖譜。圖2、實(shí)施例I制備的鋅鐵氧體的透射電鏡(TEM)照片。圖3、實(shí)施例2制備的鋅鐵氧體的X射線粉末衍射(XRD)圖譜。圖4、實(shí)施例3制備的鋅鐵氧體的X射線粉末衍射(XRD)圖譜。圖5、實(shí)施例4制備的鎂鐵氧體的X射線粉末衍射(XRD)圖譜。圖6、實(shí)施例4制備的鎂鐵氧體的透射電鏡(TEM)照片。圖7、實(shí)施例5制備的錳鐵氧體的X射線粉末衍射(XRD)圖譜。圖8、實(shí)施例5制備的錳鐵氧體的透射電鏡(TEM)照片。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
在室溫下，將I. 0812gFeCl3 ·6Η20和O. 2726gZnCl2溶解于50mL乙二醇溶液中，室溫?cái)嚢枞芙猓玫骄鶆蚍稚⒌娜芤骸Ａ咳?mL乙醇胺加入溶液中攪拌混合均勻，將該溶液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中(反應(yīng)釜容量為IOOmL),密封。將反應(yīng)釜放入烘箱，在200° C保溫24小時(shí)。反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，取出產(chǎn)物，用離心法分離產(chǎn)物，分離的產(chǎn)物分別用去離子水和無水乙醇各洗滌3次，60° C空氣中干燥。圖I為X射線粉末衍射結(jié)果，表明其為單相的鋅鐵氧體。從圖2的透射電子顯微鏡照片可以看出鋅鐵氧體為粒徑100-300nm的球形形貌。實(shí)施例2
在室溫下，將I. 0812gFeCl3 ·6Η20和O. 2726gZnCl2溶解于50mL乙二醇溶液中，室溫?cái)嚢枞芙猓玫骄鶆蚍稚⒌娜芤骸Ａ咳?mL乙醇胺加入溶液中攪拌混合均勻，將該溶液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中(反應(yīng)釜容量為IOOmL),密封。將反應(yīng)釜放入烘箱，在200° C保溫12小時(shí)。反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，取出產(chǎn)物，用離心法分離產(chǎn)物，分離的產(chǎn)物分別用去離子水和無水乙醇各洗滌3次，60° C空氣中干燥。圖3為X射線粉末衍射結(jié)果，表明其為單相的鋅鐵氧體。實(shí)施例3
在室溫下，將I. 0812gFeCl3 ·6Η20和O. 2726gZnCl2溶解于50mL乙二醇溶液中，室溫?cái)嚢枞芙猓玫骄鶆蚍稚⒌娜芤骸Ａ咳OmL乙醇胺加入溶液中攪拌混合均勻，將該溶液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中(反應(yīng)釜容量為IOOmL),密封。將反應(yīng)釜放入烘箱，在180° C保溫24小時(shí)。反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，取出產(chǎn)物，用強(qiáng)力磁鐵吸附分離產(chǎn)物，分離的產(chǎn)物分別用去離子水和無水乙醇各洗滌3次，60° C空氣中干燥。圖4為X射線粉末衍射結(jié)果，表明其為單相的鋅鐵氧體。
實(shí)施例4
在室溫下，將I. 0812gFeCl3 · 6H20和O. 4066gMgCl2 · 6H20溶解于50mL乙二醇溶液中，室溫?cái)嚢枞芙猓玫骄鶆蚍稚⒌娜芤骸Ａ咳?mL乙醇胺加入溶液中攪拌混合均勻，將該溶液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中(反應(yīng)釜容量為IOOmL),密封。將反應(yīng)釜放入烘箱，在200° C保溫24小時(shí)。反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，取出產(chǎn)物，用離心法分離產(chǎn)物，分離的產(chǎn)物分別用去離子水和無水乙醇各洗滌3次，60° C空氣中干燥。圖5為X射線粉末衍射結(jié)果，表明其為單相的鎂鐵氧體。從圖6的透射電子顯微鏡照片可以看出鎂鐵氧體為粒徑200-400nm的球形和納米片構(gòu)成的復(fù)合形貌。實(shí)施例5
在室溫下，將I. 0812gFeCl3 · 6H20和O. 3958gMnCl2 · 4H20溶解于50mL乙二醇溶液中， 室溫?cái)嚢枞芙猓玫骄鶆蚍稚⒌娜芤骸Ａ咳?mL乙醇胺加入溶液中攪拌混合均勻，將該溶液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中(反應(yīng)釜容量為IOOmL),密封。將反應(yīng)釜放入烘箱，在200° C保溫24小時(shí)。反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，取出產(chǎn)物，用離心法分離產(chǎn)物，分離的產(chǎn)物分別用去離子水和無水乙醇各洗滌3次，60° C空氣中干燥。圖7為X射線粉末衍射結(jié)果，表明其為單相的錳鐵氧體。從圖8的透射電子顯微鏡照片可以看出錳鐵氧體為粒徑200-400nm的球形形貌。
權(quán)利要求
1.一種采用乙醇胺作為沉淀劑制備鐵氧體的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將三氯化鐵和氯化物按照2:1的摩爾比混合溶解于50mL乙二醇溶液中，形成淡黃色澄清透明溶液； (2)量取l-30mL乙醇胺溶液加入上述溶液中，磁力攪拌混合均勻； (3)將上述溶液轉(zhuǎn)移入反應(yīng)釜中在180-250°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱處理時(shí)間為6-30h,反應(yīng)釜的填充量為50%-80% ； (4)對水熱處理后的液相反應(yīng)體系中的產(chǎn)物進(jìn)行離心分離或磁性吸附分離，對分離出的產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥處理，干燥溫度為室溫至100° C在空氣中干燥。
2.按權(quán)利要求I所述的采用乙醇胺作為沉淀劑制備鐵氧體的方法，其特征在于所述的氯化物包括氯化鋅、氯化錳和氯化鎂。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以乙醇胺為沉淀劑采用溶劑熱法制備球形磁性鐵氧體(鋅鐵氧體、鎂鐵氧體和錳鐵氧體)的方法。其特征在于以三氯化鐵和氯化物的乙二醇溶液為反應(yīng)溶液，以乙醇胺為沉淀劑，在室溫下攪拌混合均勻形成液相反應(yīng)溶液，轉(zhuǎn)移入反應(yīng)釜中在180-250°C進(jìn)行水熱反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，對產(chǎn)物進(jìn)行分離、洗滌和干燥處理后得到相應(yīng)的鐵氧體粉末。本方法具有原料廉價(jià)、工藝簡單、操作方便、形貌可控等特點(diǎn)。
文檔編號C04B35/626GK102850056SQ20121040452
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者楊麗霞, 劉冰, 唐清華 申請人:魯東大學(xué)