專利名稱：一種Fe₃O₄/TiO₂納米磁性復(fù)合體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米磁性復(fù)合體及其制備方法，屬于磁性納米材料技術(shù)領(lǐng)域，同時(shí)也屬于磁性光催化劑材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米磁性氧化鐵(又稱四氧化三鐵Fe3O4)具有相對(duì)高的飽和磁化強(qiáng)度，制備的磁性液體，既有固體的強(qiáng)磁性又有液體的流變性，并且流動(dòng)性和分布可由外加磁場(chǎng)實(shí)施定向和定位控制，因此在印刷、磁性紙和防偽紙等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。但是磁性氧化鐵的外觀顏色為黑色，一定程度上限制了它的應(yīng)用范圍與應(yīng)用方式。納米TiO2具有巨大的比表面積和正電性，其表面豐富的羥基使其易與其他物質(zhì)發(fā) 生吸附，因此對(duì)于負(fù)電性物質(zhì)等會(huì)產(chǎn)生吸附絮聚作用。Fe304/Ti02納米磁性復(fù)合體既保留納米磁性氧化鐵的磁性又具有白色的外觀,是改善磁性氧化鐵應(yīng)用中顏色局限性的重要方法。該復(fù)合體也有利于納米二氧化鈦的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)對(duì)磁性納米Ti02/Fe304復(fù)合體做了很多的研究，如中國(guó)發(fā)明專利CN1562464采用溶膠-凝膠法，制備了以Fe3O4為核心，SiO2為隔離層，TiO2為外包覆層的雙層包覆型磁性納米復(fù)合體，這種方法操作過程復(fù)雜，同時(shí)會(huì)減弱Fe3O4的磁性能。孫明等在《化學(xué)工業(yè)與工程》2008年25卷2期104 106頁(yè)中用一種改進(jìn)的溶膠-凝膠法制得Ti02/Si02/Fe304包覆型復(fù)合物，具有較好的效果，但使得制備工藝復(fù)雜化，如果條件控制不好，所制得的復(fù)合物的效果也不好。
包淑娟等在《分子催化》2003年17卷2期96 99頁(yè)中報(bào)道以聚乙二醇對(duì)Fe3O4表面進(jìn)行改性，通過溶膠-凝膠法制得Ti02/Fe304磁性復(fù)合體，該法在制備過程中使用表面活性劑，難以達(dá)到分離的效果，會(huì)對(duì)后續(xù)的處理過程造成不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，在更加貼近實(shí)際生產(chǎn)的前提下，提供一種操作簡(jiǎn)便、簡(jiǎn)單易行的制備Fe304/Ti02納米磁性復(fù)合體的方法。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種Fe304/Ti02納米磁性復(fù)合體的制備方法，包括如下步驟(I)Fe3O4 的制備按照三價(jià)鐵離子和二價(jià)鐵離子的摩爾比(I. 5 2. 5):1稱取六水合氯化鐵和四水合氯化亞鐵，加水，50 60°C水浴,攪拌溶解,之后滴加氨水,直至反應(yīng)液pH為10 11，制得Fe3O4液體；(2) Fe304/Ti02納米磁性復(fù)合體的制備將納米TiO2膠體溶液，水浴加熱到60 80°C，將制備好的Fe3O4液體加入其中，攪拌，離心分離，真空干燥，研磨，制得磁性Fe3CVTiO2復(fù)合體；所述二氧化鈦與四氧化三鐵的固體質(zhì)量比為(3 5) lo
優(yōu)選地，將步驟(I)制備好的Fe3O4液體調(diào)節(jié)pH至5 6，改變其表面電位。優(yōu)選地，所述納米TiO2膠體溶液的一次粒子大小為5nm，表面電位為+32. 8 +39. 7mV。優(yōu)選地，所述納米TiO2膠體溶液是將固含量為30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米TiO2膠體溶液用水稀釋為10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的液體。優(yōu)選地，步驟(I)所述Fe3+ZFe2+摩爾比2 :1。優(yōu)選地，步驟(I)所加水為加熱后除去溶解的氧氣的水。優(yōu)選地，步驟(2)所述攪拌的速度為250 350rpm，攪拌時(shí)間為I 3h。優(yōu)選地，步驟(2)所述離心的速率為1500 3500rpm。優(yōu)選地，步驟(2)所述真空干燥的溫度60 80°C，真空度為-O. I -O. 08MPa。本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過靜電吸附作用，使納米TiO2膠體粒子直接吸附沉積在Fe3O4表面，制備Fe3O4ZtiO2納米磁性復(fù)合材料，工藝簡(jiǎn)潔，操作易行，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)仍保留一定的磁性，能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。


圖I為實(shí)施例I納米磁性Fe3O4的XRD圖譜；圖2為實(shí)施例I納米磁性Fe3O4的粒徑分布圖譜；圖3為實(shí)施例I納米磁性Fe3O4的磁滯回線圖譜；圖4為實(shí)施例I納米磁性Fe3O4的SEM圖；圖5為實(shí)施例7Fe304/Ti02納米磁性復(fù)合體的粒徑分布圖；圖6為實(shí)施例7Fe304/Ti02納米磁性復(fù)合體的磁滯回線圖譜；圖7為實(shí)施例7Fe304/Ti02納米磁性復(fù)合體的SEM圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。實(shí)施例I(I)稱取 5. 96g FeCl2 · 4H20 和 16. 22g FeCl3 · 6H20，加入 30ml 蒸餾水，50 °C 水浴加熱，450rpm攪拌使之溶解,滴加氨水,直至pH=ll,反應(yīng)Ih,制得Fe3O4液體,調(diào)節(jié)pH=5,靜
置備用;(2)制得Fe3O4的質(zhì)量6. 96g，按照Ti02/Fe304的質(zhì)量比為3，稱取固含量為30%質(zhì) 量分?jǐn)?shù)的納米TiO2膠體溶液(湖南鈦唐納米科技有限公司)69. 6g，一次粒子大小5nm，表面電位為+39. 7mV,將其稀釋成10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，水浴加熱到80°C，將步驟(I)制得的液體緩慢加入其中，350rpm攪拌，攪拌時(shí)間為lh，之后3500rpm離心分離，放入真空度為-O. 09MPa的真空干燥箱80°C干燥，研磨，制得磁性Fe3CVTiO2復(fù)合體樣品。實(shí)施例2(I)稱取 5. 96g FeCl2 · 4H20 和 16. 22g FeCl3 · 6H20，加入 30ml 蒸餾水，50 °C 水浴加熱，450rpm攪拌使之溶解,滴加氨水,直至pH=ll,反應(yīng)Ih,制得Fe3O4液體,調(diào)節(jié)pH=5,靜置備用;(2)制得的Fe3O4的質(zhì)量6. 96g，按照Ti02/Fe304的質(zhì)量比=3，稱取固含量為30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米TiO2膠體溶液(湖南鈦唐納米科技有限公司)69. 6g，一次粒子大小5nm，表面電位為+39. 7mV,將其稀釋成10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，水浴加熱到80°C，將步驟(I)制得的液體緩慢加入其中，350rpm攪拌，攪拌時(shí)間為2h，之后3500rpm離心分離，放入真空度為-O. IMPa的真空干燥箱80°C干燥，研磨，制得磁性Fe3CVTiO2復(fù)合體樣品。實(shí)施例3(I)稱取 5. 96g FeCl2 · 4H20 和 16. 22g FeCl3 · 6H20，加入 30ml 蒸餾水，50 °C 水浴加熱，450rpm攪拌使之溶解,滴加氨水,直至pH=ll,反應(yīng)Ih,制得Fe3O4液體,調(diào)節(jié)pH=6,靜
置備用;(2)制得的Fe3O4的質(zhì)量6. 96g，按照Ti02/Fe304的質(zhì)量比=3，稱取固含量為30% 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米TiO2膠體溶液(湖南鈦唐納米科技有限公司)69. 6g，一次粒子大小5nm，表面電位為+38. 6mV，將其稀釋成10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，水浴加熱到80°C，將步驟(I)制得的液體緩慢加入其中，350rpm攪拌，攪拌時(shí)間為3h，之后3500rpm離心分離，放入真空度為-O. 09MPa的真空干燥箱80°C干燥，研磨，制得磁性Fe304/Ti02復(fù)合體樣品。實(shí)施例4(I)稱取 5. 96g FeCl2 · 4H20 和 16. 22g FeCl3 · 6H20，加入 30ml 蒸餾水，50 °C 水浴加熱，450rpm攪拌使之溶解,滴加氨水,直至pH=ll,反應(yīng)Ih,制得Fe3O4液體,調(diào)節(jié)pH=6,靜
置備用;(2)制得的Fe3O4的質(zhì)量6. 96g，按照Ti02/Fe304的質(zhì)量比=3，稱取固含量為30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米TiO2膠體溶液(湖南鈦唐納米科技有限公司)69. 6g，一次粒子大小5nm，將其稀釋成10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，水浴加熱到60°C，將步驟(I)制得的液體緩慢加入其中，250rpm攪拌，攪拌時(shí)間為2h，之后2500rpm離心分離，放入真空度為-O. 09MPa的真空干燥箱80°C干燥，研磨，制得磁性Fe3CVTiO2復(fù)合體樣品。實(shí)施例5(I)稱取 5. 96g FeCl2 · 4H20 和 16. 22g FeCl3 · 6H20，加入 30ml 蒸餾水，50 °C 水浴加熱，450rpm攪拌使之溶解,滴加氨水,直至pH=ll,反應(yīng)Ih,制得Fe3O4液體,調(diào)節(jié)pH=5,靜
置備用;(2)制得的Fe3O4的質(zhì)量6. 96g，按照Ti02/Fe304的質(zhì)量比=3，稱取固含量為30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米TiO2膠體溶液(湖南鈦唐納米科技有限公司)69. 6g，一次粒子大小5nm，將其稀釋成10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，水浴加熱到60°C，將步驟(I)制得的液體緩慢加入其中，450rpm攪拌，攪拌時(shí)間為2h，之后2500rpm離心分離，放入真空度為-O. 09MPa的真空干燥箱80°C干燥，研磨，制得磁性Fe3CVTiO2復(fù)合體樣品。實(shí)施例6(I)稱取 5. 96g FeCl2 · 4H20 和 16. 22g FeCl3 · 6H20，加入 30ml 蒸餾水，50 °C 水浴加熱，450rpm攪拌使之溶解,滴加氨水,直至pH=ll,反應(yīng)Ih,制得Fe3O4液體,調(diào)節(jié)pH=5,靜
置備用;(2)制得的Fe3O4的質(zhì)量6. 96g，按照Ti02/Fe304的質(zhì)量比=4，稱取固含量為30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米TiO2膠體溶液(湖南鈦唐納米科技有限公司)92. 8g，一次粒子大小5nm，將其稀釋成10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，水浴加熱到80°C，將步驟(I)制得的液體緩慢加入其中，350rpm攪拌,攪拌時(shí)間為2h,之后3500rpm離心分離，放入真空度為-O. 09MPa的真空干燥箱60°C干燥，研磨，制得磁性Fe3CVTiO2復(fù)合體樣品。實(shí)施例7(I)稱取 5. 96g FeCl2 · 4H20 和 16. 22g FeCl3 · 6H20，加入 30ml 蒸餾水，50 °C 水浴加熱，450rpm攪拌使之溶解,滴加氨水,直至pH=ll,反應(yīng)Ih,制得Fe3O4液體,調(diào)節(jié)pH=6,靜
置備用;(2)制得的Fe3O4的質(zhì)量6. 96g，按照Ti02/Fe304的質(zhì)量比=5，稱取固含量為30%質(zhì) 量分?jǐn)?shù)的納米TiO2膠體溶液(湖南鈦唐納米科技有限公司)116g，一次粒子大小5nm，將其稀釋成10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，水浴加熱到60°C，將步驟(I)制得的液體緩慢加入其中，350rpm攪拌，攪拌時(shí)間為2h，之后3000rpm離心分離，放入真空度為-O. 08MPa的真空干燥箱80°C干燥，研磨，制得磁性Fe304/Ti02復(fù)合體樣品。由圖7可知，制得的Fe304/Ti02納米磁性復(fù)合體樣品分散均勻，單個(gè)粒子大約為25-40nm,形貌為球形。
權(quán)利要求
1.一種Fe304/Ti02納米磁性復(fù)合體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)Fe3O4的制備 按照三價(jià)鐵離子和二價(jià)鐵離子的摩爾比(I. 5 2. 5) 1稱取六水合氯化鐵和四水合氯化亞鐵，加水，50 60°C水浴,攪拌溶解,之后滴加氨水,直至反應(yīng)液pH為10 11,制得Fe3O4液體； (2)Fe304/Ti02納米磁性復(fù)合體的制備 將納米TiO2膠體溶液，水浴加熱到60 80°C，將制備好的Fe3O4液體加入其中，攪拌，離心分離，真空干燥，研磨，制得磁性Fe3CVTiO2復(fù)合體；所述二氧化鈦與四氧化三鐵的固體質(zhì)量比為(3 5) :1。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，將步驟(I)制備好的Fe3O4液體調(diào)節(jié)pH至5 6。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，所述納米TiO2膠體溶液的一次粒子大小為5nm，表面電位為+32. 8 +39. 7mV。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述納米TiO2膠體溶液是將固含量為30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米TiO2膠體溶液用水稀釋為10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述Fe37Fe2+摩爾比2 :1。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)所加水為加熱后除去溶解的氧氣的水。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述攪拌的速度為250 350rpm,攬祥時(shí)間為I 3h。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述離心的速率為1500 3500rpmo
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述真空干燥的溫度60 80°C，真空度為-0. I -0. 08MPa。
10.一種Fe304/Ti02納米磁性復(fù)合體,其特征在于,該復(fù)合體是由權(quán)利要求I 9任意一項(xiàng)方法制備的。
全文摘要
一種Fe3O4/TiO2納米磁性復(fù)合體及其制備方法，包括如下步驟(1)按照三價(jià)鐵離子和二價(jià)鐵離子的摩爾比(1.5～2.5)1稱取六水合氯化鐵和四水合氯化亞鐵，加水，50～60℃水浴，攪拌溶解，之后滴加氨水，直至反應(yīng)液pH為10～11，制得Fe3O4液體；(2)將納米TiO2膠體溶液，水浴加熱到60～80℃，將制備好的Fe3O4液體加入其中，攪拌，離心分離，真空干燥，研磨，制得磁性Fe3O4/TiO2復(fù)合體；所述二氧化鈦與四氧化三鐵的固體質(zhì)量比為(3～5)1。本發(fā)明制備Fe3O4/TiO2納米磁性復(fù)合材料，工藝簡(jiǎn)潔，操作易行，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)仍保留一定的磁性，能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
文檔編號(hào)B01J23/745GK102698756SQ20121020381
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者張洪鑫, 鄧雪燕, 陳小泉 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)