專(zhuān)利名稱(chēng)：共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備納米鈷鐵氧體的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于尖晶石納米鐵氧體具有良好的電磁性質(zhì)并廣泛的應(yīng)用于信息存儲(chǔ)系統(tǒng)，醫(yī)療診斷技術(shù)，磁流體技術(shù)，磁致熱和致冷作用，因此，人們對(duì)這方面的研究也越來(lái)越關(guān)注。其中鈷鐵氧體CoFe2O4具有高的磁晶各向異性，高的矯頑力和磁飽和強(qiáng)度而引起廣大研究者的興趣。
目前，合成CoFe2O4納米顆粒的方法有很多種。Pileni等人利用O/W(水包油型)膠態(tài)粒子合成2-5nm的鈷鐵氧體，Shah和Ahn采用W/O(油包水型)微乳液法通過(guò)熱處理分別合成了粒徑為50nm和4.9nm的納米顆粒；另外，Morais等人在95℃的水溶液中，通過(guò)控制攪拌速率來(lái)控制納米顆粒的尺寸；Rajendrain等人證明了在室溫下水溶液中共沉淀Fe3+和Co2+合成粒徑為6-20nm的鈷鐵氧體納米顆粒；J.Ding將Co3O4和Fe3O4混合球磨后煅燒到700℃以上得到鈷鐵氧體納米顆粒。雖然通過(guò)微乳液法制備的納米顆粒比在水溶液中采用化學(xué)共沉淀法能更好地控制顆粒的粒徑。但是，由于在微乳液中表面活性劑包裹在鐵氧體納米顆粒外面很難去除，而影響到磁性材料的應(yīng)用。
1.國(guó)別中國(guó) 分類(lèi)號(hào)CO4B35/26；CO4B35/32；CO1G51/00；HO1F1/44；申請(qǐng)日2002.09.29
公開(kāi)日2003.04.30 申請(qǐng)?zhí)?2133864.7。
2.國(guó)別中國(guó) 分類(lèi)號(hào)CO4B35/38 申請(qǐng)日1994.12.26
公開(kāi)日1995.09.06，申請(qǐng)?zhí)?4114251.5。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種粒徑小、磁性能好的共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法，該方法避免了表面活性劑對(duì)納米鈷鐵氧體磁性顆粒表面的影響，有利于納米鈷鐵氧體磁性材料的應(yīng)用。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法，其特征是它包括如下步驟1).首先按Fe/Co摩爾比為1.8-2.2的比例稱(chēng)取計(jì)算量的水溶性鐵鹽和水溶性鈷鹽混合溶解在水中，在攪拌條件下，配制成水溶性鐵鹽濃度為0.5-1.0M和水溶性鈷鹽濃度為0.23-0.56M的混合溶液，然后在高速攪拌下將堿或酸緩慢倒入，高速攪拌速度為2500-3500r/min，調(diào)節(jié)溶液pH值至11-13，攪拌30-60min后，形成懸浮液A；2).將步驟1)得到的懸浮液A在沸水浴中浸漬1-3小時(shí)，得到沉淀物；3).將步驟2)得到的沉淀物用去離子水水洗10-20次，直至pH為6-8為止，過(guò)濾得到褐色沉淀物；4).將步驟3)得到的褐色沉淀物在90-110℃熱處理1-3小時(shí)，冷卻后加蒸餾水?dāng)嚢栊纬蓱腋∫築；5).將步驟4)得到的懸浮液B在強(qiáng)力超聲清洗儀中分散30-60min后，置于低溫冰箱中冷凍，待成冰后，在真空下進(jìn)行冷凍干燥，得到CoFe2O4納米顆粒。
所述的水溶性鐵鹽，可以是氯化鐵、硝酸鐵中的一種。
所述的水溶性鈷鹽，可以是氯化鈷、硝酸鈷中的一種。
所述的堿可以是NaOH、KOH、NH4OH中的一種。
所述的酸可以是HNO3、HCl中的一種。
本發(fā)明的特點(diǎn)是避免表面活性劑對(duì)納米磁性顆粒表面的影響，有利于鐵氧體磁性能在生物醫(yī)學(xué)發(fā)面的應(yīng)用；合成的顆粒較小，在10-14nm，且分布范圍窄，磁性能良好，飽和磁化強(qiáng)度為44-50emu/g，剩余磁化強(qiáng)度為20-23emu/g；工藝簡(jiǎn)單，便于操作和控制。


圖1為本發(fā)明的流程圖；圖2為100℃熱處理后CoFe2O4的X射線衍射圖譜圖；圖3為100℃熱處理后CoFe2O4的磁滯回線圖；圖4為100℃熱處理后CoFe2O4的透射電鏡圖；圖5為100℃熱處理后CoFe2O4的激光粒度分析分布情況圖。
具體的實(shí)施方法實(shí)施例1共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法，如圖1所示，步驟如下1).稱(chēng)取21.6gFeCl3·6H2O(0.08mol)和9.5gCoCl2·6H2O(0.04mol)溶解在120ml的蒸餾水中，F(xiàn)e/Co摩爾比為2.0，攪拌得到混合溶液，然后在高速(3500r/min)攪拌下將濃度為6.0M的NaOH溶液緩慢倒入，調(diào)節(jié)溶液pH值至12.0，攪拌30min后，形成懸浮液A；
2).將步驟1)得到的懸浮液A在沸水浴中浸漬2小時(shí)，得到沉淀物；3).將步驟2)得到的沉淀物用去離子水水洗15次，直至pH為7.0為止，過(guò)濾得到褐色沉淀物；4).將步驟3)得到的褐色沉淀物在100℃熱處理2小時(shí)，冷卻后加蒸餾水?dāng)嚢栊纬蓱腋∫築；5).將步驟4)得到的懸浮液B在強(qiáng)力超聲清洗儀中分散45min后，置于低溫冰箱中冷凍，待成冰后，在真空下進(jìn)行冷凍干燥，將得到的顆粒進(jìn)行X-射線衍射分析如圖2所示為CoFe2O4。由圖4的統(tǒng)計(jì)和圖5激光粒度分析儀的分析，制得的CoFe2O4平均粒徑為12nm。圖3可知該鈷鐵氧體顆粒的飽和磁化強(qiáng)度為46.6emu/g，剩余磁化強(qiáng)度為21.3emu/g。
實(shí)施例2共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法，如圖1所示，步驟如下1).稱(chēng)取19.44gFeCl3·6H2O(0.072mol)和9.5gCoCl2·6H2O(0.04mol)溶解在100ml的蒸餾水中，F(xiàn)e/Co摩爾比為1.8，攪拌得到混合溶液，然后在高速(2500r/min)攪拌下將濃度為5.0M的KOH溶液緩慢倒入，調(diào)節(jié)溶液pH值至13.0，攪拌30min后，形成懸浮液A；2).將步驟1)得到的懸浮液A在沸水浴中浸漬3小時(shí)，得到沉淀物；3).將步驟2)得到的沉淀物用去離子水水洗10次，直至pH為8.0為止，過(guò)濾得到褐色沉淀物；4).將步驟3)得到的褐色沉淀物在100℃熱處理3小時(shí)，冷卻后加蒸餾水?dāng)嚢栊纬蓱腋∫築；5).將步驟4)得到的懸浮液B在強(qiáng)力超聲清洗儀中分散30min后，置于低溫冰箱中冷凍，待成冰后，在真空下進(jìn)行冷凍干燥，在真空下進(jìn)行冷凍干燥，制得的CoFe2O4平均粒徑為11nm。顆粒的飽和磁化強(qiáng)度為49.8emu/g，剩余磁化強(qiáng)度為22.8emu/g。
實(shí)施例3共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法，如圖1所示，步驟如下1).稱(chēng)取23.76gFeCl3·6H2O(0.088mol)和9.5gCoCl2·6H2O(0.04mol)溶解在150ml的蒸餾水中，F(xiàn)e/Co摩爾比為2.2，攪拌得到混合溶液，然后在高速(3500r/min)攪拌下將氨水緩慢倒入，調(diào)節(jié)溶液pH值至11.0，攪拌60min后，形成懸浮液A；2).將步驟1)得到的懸浮液A在沸水浴中浸漬1小時(shí)，得到沉淀物；3).將步驟2)得到的沉淀物用去離子水水洗20次，直至pH為6.0為止，過(guò)濾得到褐色沉淀物；
4).將步驟3)得到的褐色沉淀物在100℃熱處理1小時(shí)，冷卻后加蒸餾水?dāng)嚢栊纬蓱腋∫築；5).將步驟4)得到的懸浮液B在強(qiáng)力超聲清洗儀中分散60min后，置于低溫冰箱中冷凍，待成冰后，在真空下進(jìn)行冷凍干燥，在真空下進(jìn)行冷凍干燥，制得的CoFe2O4平均粒徑為13nm。顆粒的飽和磁化強(qiáng)度為44.3emu/g，剩余磁化強(qiáng)度為20.1emu/g。
實(shí)施例4共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法，如圖1所示，步驟如下1).稱(chēng)取32.32gFe(NO3)3·9H2O(0.08mol)和11.64gCo(NO3)2·6H2O(0.04mol)溶解在120ml的蒸餾水中，F(xiàn)e/Co摩爾比為2.0，攪拌得到混合溶液，然后在高速(3500r/min)攪拌下將濃度為6.0M的NaOH溶液緩慢倒入，調(diào)節(jié)溶液pH值至12.0，攪拌30min后，形成懸浮液A；2).將步驟1)得到的懸浮液A在沸水浴中浸漬2小時(shí)，得到沉淀物；3).將步驟2)得到的沉淀物用去離子水水洗15次，直至pH為7.0為止，過(guò)濾得到褐色沉淀物；4).將步驟3)得到的褐色沉淀物在100℃熱處理2小時(shí)，冷卻后加蒸餾水?dāng)嚢栊纬蓱腋∫築；5).將步驟4)得到的懸浮液B在強(qiáng)力超聲清洗儀中分散45min后，置于低溫冰箱中冷凍，待成冰后，在真空下進(jìn)行冷凍干燥，制得的CoFe2O4納米顆粒平均粒徑為13nm。顆粒的飽和磁化強(qiáng)度為47.3emu/g，剩余磁化強(qiáng)度為21.9emu/g。
權(quán)利要求
1.共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法，其特征是它包括如下步驟1).首先按Fe/Co摩爾比為1.8-2.2的比例稱(chēng)取計(jì)算量的水溶性鐵鹽和水溶性鈷鹽混合溶解在水中，在攪拌條件下，配制成水溶性鐵鹽濃度為0.5-1.0M和水溶性鈷鹽濃度為0.23-0.56M的混合溶液，然后在高速攪拌下將堿或酸緩慢倒入，高速攪拌速度為2500-3500r/min，調(diào)節(jié)溶液pH值至11-13，攪拌30-60min后，形成懸浮液A；2).將步驟1)得到的懸浮液A在沸水浴中浸漬1-3小時(shí)，得到沉淀物；3).將步驟2)得到的沉淀物用去離子水水洗10-20次，直至pH為6-8為止，過(guò)濾得到褐色沉淀物；4).將步驟3)得到的褐色沉淀物在90-110℃熱處理1-3小時(shí)，冷卻后加蒸餾水?dāng)嚢栊纬蓱腋∫築；5).將步驟4)得到的懸浮液B在強(qiáng)力超聲清洗儀中分散30-60min后，置于低溫冰箱中冷凍，待成冰后，在真空下進(jìn)行冷凍干燥，得到CoFe2O4納米顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法，其特征在于步驟2)所述的水溶性鐵鹽為氯化鐵或硝酸鐵；所述的水溶性鈷鹽為氯化鈷或硝酸鈷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法，其特征在于步驟1)所述的堿為NaOH、KOH或NH4OH；所述的酸為HNO3或HCl。
4.如權(quán)利要求1-3所述的共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法所得到鈷鐵氧體納米顆，其特征在于鈷鐵氧體納米顆為10-14nm，飽和磁化強(qiáng)度為44-50emu/g，剩余磁化強(qiáng)度為20-23emu/g。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備納米鈷鐵氧體的方法。共沉淀法制備鈷鐵氧體的方法，其特征是它包括如下步驟1)按Fe/Co摩爾比為1.8－2.2的比例稱(chēng)取計(jì)算量的水溶性鐵鹽和水溶性鈷鹽混合溶解在水中，然后在高速攪拌下將堿或酸緩慢倒入，調(diào)節(jié)溶液pH值至11－13，攪拌30－60min后，形成懸浮液；2)在沸水浴中浸漬；3)去離子水洗，過(guò)濾得到褐色沉淀物；4)熱處理，形成懸浮液；5)分散，在真空下進(jìn)行冷凍干燥，得到鈷鐵氧體納米顆粒。本發(fā)明所制得的納米鈷鐵氧體粒徑小，且分布范圍窄，磁性能良好，容易操作和控制過(guò)程。
文檔編號(hào)C04B35/622GK1657490SQ20051001826
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
發(fā)明者戴紅蓮, 李世普, 邵海成, 王欣宇, 韓穎超, 黃福龍, 黃健, 王友法, 江昕 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)