[發(fā)明專利]一種具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的含鐵氧化物及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710056455.9
• 申請(qǐng)日: 2017-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN107098394B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉永鋒;楊亞雄;高明霞;潘洪革
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G49/00
• 分類號(hào): C01G49/00;C04B38/02;C04B35/26
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 朱朦琪

本發(fā)明公開了一種具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的含鐵氧化物的制備方法，以鐵氧化物和金屬氫化物為原料，所述的鐵氧化物選自Fe₂O₃、Fe₃O₄或FeO；所述的金屬氫化物選自氫化鋰；將所述原料混合均勻，加熱至100～600℃后保溫放氫0.5～12h，得到所述的具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的含鐵氧化物。本發(fā)明提供了一種具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的含鐵氧化物的制備方法，選擇特定的原料，僅需簡(jiǎn)單的共混和加熱保溫處理后，即可得到具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的含鐵氧化物；且通過(guò)對(duì)制備工藝條件的調(diào)整，可以調(diào)控產(chǎn)物含鐵氧化物的組成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的含鐵氧化物及其制備方法。

背景技術(shù)

鐵氧化物被廣泛應(yīng)用于磁性、催化、電化學(xué)、氣敏、生物醫(yī)學(xué)以及電磁波吸收等多個(gè)領(lǐng)域，納米鐵氧化物，如零維納米顆粒，一維納米棒、納米管、納米線，二維納米片，三維空心納米球、空心納米立方體等，這些納米結(jié)構(gòu)比表面積大，且隨著粒徑的下降，表面原子數(shù)、表面能和表面張力急劇增加。由于尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等，納米鐵氧化物表現(xiàn)出常規(guī)材料所不具備的新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，使其在諸多領(lǐng)域的研究和應(yīng)用更為廣泛。

其中，具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的鐵氧化物不僅與其它納米鐵氧化物一樣具有以上特殊性能，更具有新穎的構(gòu)型和優(yōu)異的界面特性，其獨(dú)特的三維雙連續(xù)多孔結(jié)構(gòu)可有效增強(qiáng)材料的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)，三維多孔結(jié)構(gòu)具有更高比表面積、獨(dú)特的界面效應(yīng)及小尺寸效應(yīng)，能有效提高表面擴(kuò)散和界面反應(yīng)的傳質(zhì)速率等。這些特點(diǎn)都是其它零維納米顆粒、一維納米線和二維納米片金屬氧化物陣列所不具有的。

通常情況下，納米級(jí)的多孔結(jié)構(gòu)難以利用常規(guī)的固相法制備得到，現(xiàn)已有的報(bào)道中，研究者們普遍采用多孔氧化鋁(AAO)、聚碳酸酯(PC)、液晶相或者納米顆粒等本身具有納米多孔結(jié)構(gòu)的材料作為前驅(qū)體模板制備納米多孔材料(即模板法)。但是，受限于模板自身的結(jié)構(gòu)，模板法所制備的納米多孔材料的孔隙尺寸、孔結(jié)構(gòu)及孔徑分布都是由模板決定的，而模板制備工藝復(fù)雜，極大地限制了其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。另外，去合金化也是比較常用的制備納米三維多孔結(jié)構(gòu)的方法，去合金化是指采用化學(xué)或電化學(xué)的方法將合金中的活潑組元在一定的腐蝕條件下進(jìn)行選擇溶解或析出，惰性組元被保留下來(lái)形成三維雙連續(xù)的多孔結(jié)構(gòu)，但是，該方法首先要求將兩者或多種活潑性差異較大的金屬形成合金，再通過(guò)快速凝固形成易于腐蝕的合金薄片，再通過(guò)化學(xué)或者是電化學(xué)腐蝕液去合金，得到多孔合金后再通過(guò)在氧化氣氛中退火才可得到多孔金屬氧化物，制備過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，且制備效率低，也極大地限制了其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

因此，開發(fā)過(guò)程簡(jiǎn)單、條件溫和、可控性強(qiáng)、產(chǎn)量大、效率高、適用范圍廣、成本低、對(duì)環(huán)境友好的制備具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的含鐵氧化物的方法對(duì)其實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的含鐵氧化物的制備方法，選擇特定的原料，僅需簡(jiǎn)單的共混和加熱保溫處理后，即可得到具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的含鐵氧化物；且通過(guò)對(duì)制備工藝條件的調(diào)整，可以調(diào)控產(chǎn)物含鐵氧化物的組成。

具體技術(shù)方案如下：

一種具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的含鐵氧化物的制備方法，以過(guò)渡金屬氧化物和金屬氫化物為原料，所述的過(guò)渡金屬氧化物為鐵氧化物，選自Fe₂O₃、Fe₃O₄或FeO；所述的金屬氫化物選自氫化鋰。

作為優(yōu)選，所述的制備方法具體為：

將所述原料混合均勻，加熱至100～600℃后保溫放氫0.5～12h，得到所述的具有納米三維多孔結(jié)構(gòu)的鐵氧化物。