[發明專利]一種鋅鐵氧體納米晶組裝體的制備方法

有效

• 申請號: 201610334956.4
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN106006753B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 郭培志;呂蒙;桑玉濤;趙修松
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00;H01F1/36;H01F41/02;G01N27/30;B01J20/28;B01J20/06;C02F1/28;C02F101/38;C02F101/30;C02F101/34
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙)37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明屬于無機非金屬鐵氧體材料制備技術領域，涉及一種利用溶劑熱法制備空心球狀或實心球狀兩種不同形貌的鋅鐵氧體納米晶組裝體的方法。

背景技術：

鐵氧體屬于磁性材料，不僅是電子工業的一種基礎材料，還廣泛用于制造日常生活用品，其良好的電磁性能可用于制造雷達吸波材料、磁記錄材料等高科技產品。鐵氧體的形貌可分為針狀、棒狀、片狀、多孔狀和球狀五類，其中，球狀鐵氧體又可分為空心球狀和實心球狀。因空心球狀與其他形貌相比有更大的表面積，磁性能更加優良，且空心球狀鐵氧體比一般鐵氧體密度小，所以已被研究人員高度重視。不同方法制得的鐵氧體的性能與形貌也各有不同，除了純度、顆粒尺寸和形貌對其性能有重要的影響外，制備方法對鐵氧體的性能也產生較大影響?，F有技術的鐵氧體的制備方法很多，常見的有溶膠-凝膠法、共沉淀法、水熱法、噴霧熱分解法、高能球磨法、乳化液法、自蔓延燃燒法和化學自組裝法等，也有將上述方法進行組合應用的新技術，如：溶膠-凝膠法和自燃燒法相結合、溶膠-凝膠法與共沉淀法并用，但這些方法都各有其優缺點。例如，溶膠-凝膠法雖易獲得組成和結構均勻、顆粒細小的粉體，但有機溶劑有毒，水熱法不需高溫煅燒預處理，避免了此過程中晶粒長大、缺陷形成和雜質引入且具有較高的燒結活性，但其不可視性又為制備過程中的控制帶來困難。因此，對現有技術方法的優化，對其制備工藝的創新或對兩種及以上技術方法相結合將成為研究熱點。

目前，鐵氧體空心球的制備大多采用聚苯乙烯微球為模板，通過模板與鐵氧體前驅物之間的相互作用，用沉積法、表面反應法和逐層組裝法等來制備核殼復合粒子，再通過煅燒或有機溶劑溶解的方法除去模板得到鐵氧體空心微球，采用共沉淀火焰噴霧工藝合成的鐵氧體空心微球，飽和磁化強度隨著熱處理溫度的升高而增大，晶體結構也越完整，但其矯頑力卻降低，用聚乙烯酸溶液和鐵氧體前驅體共混，利用無核成球法制得鐵氧體空心微球，雖顆粒較大，但純度欠佳，總之，現有的制備工藝尚未達到“工藝簡單易行，產物性能優良”的原則。因此，尋求設計一種工藝簡單、實用性強、具備工業化生產可能性的鋅鐵氧體制備方法仍具有重要的意義。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，提出一種利用溶劑熱法制備鋅鐵氧體納米晶組裝體的方法，通過改變混合溶劑的體積比，制備空心球狀或實心球狀兩種不同形貌的鋅鐵氧體納米晶組裝體，解決無機非金屬鐵氧體材料制備工藝復雜且純度欠佳的問題。

為了實現上述目的，本發明由六水合氯化鐵(FeCl₃·6H₂O)和氯化鋅(ZnCl₂)作為前驅體，無水乙酸鈉(CH₃COONa)為表面活性劑和穩定劑，用不同體積比的乙醇和乙二醇作為溶劑制備鋅鐵氧體納米晶組裝體，其具體工藝過程包括以下步驟:

先將2mmol的FeCl₃·6H₂O和1mmol的ZnCl₂溶解于30mL的乙二醇和乙醇的混合溶劑中，磁力攪拌為均勻混合液后，加入5mmol的CH₃COONa繼續攪拌至均勻，然后將混合液轉入40mL的高溫反應釜的特氟龍內膽中，密封好反應釜，放入烘箱中，設置加熱溫度為200℃，反應時間為12小時，反應完成后自然冷卻并收集固體產物離心分離，再用去離子水和乙醇洗滌3-10次后，設置干燥溫度為60℃，干燥時間為6小時，干燥后得到棕褐色的鋅鐵氧體納米晶組裝體，設置混合溶劑中乙二醇和乙醇的溶劑體積比小于等于1:4得到空心球狀的鋅鐵氧體納米晶組裝體，命名為CNA1，設置混合溶劑中乙二醇和乙醇的溶劑體積比大于1：4時，得到的實心球狀的鋅鐵氧體納米晶組裝體，命名為CNA2。

本發明制備的鋅鐵氧體納米晶組裝體具有亞鐵磁性，能迅速吸附偶氮染料并易于分離，并能用于對磷酸緩釋液中的尿酸和多巴胺進行檢測。

本發明與現有技術相比，其制備工藝簡單，原理可靠，成本低，純度高，電磁學性能好，應用廣泛，使用環境友好，具有良好的經濟效益和開發應用前景。

附圖說明：

圖1為本發明制備的CNA1(A)和CNA2(B)的掃描電子顯微鏡圖。

圖2為本發明制備的CNA1(A)和CNA2(B)的透射電子顯微鏡圖。

圖3為本發明制備的CNA1(A)和CNA2(B)的X射線衍射圖。

圖4為本發明制備的CNA1(A)和CNA2(B)的氮氣等溫吸脫附曲線，內置圖分別為CNA1(A)和CNA2(B)的孔容分布曲線。