專利名稱：一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，屬于無(wú)機(jī)化合物半導(dǎo)體材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鐵氧體材料由于具有電阻率高，在微波低頻段具有較高的磁導(dǎo)率及成本低等特點(diǎn)，在航天軍工及民用磁學(xué)領(lǐng)域占有重要地位，將其作為吸波材料，能有效吸收具有微波頻率的電磁波，改善飛機(jī)、坦克、艦船、導(dǎo)彈、魚雷等武器裝備的隱身性能。但是由于單一的鐵氧體工作頻帶很窄，通常需要添加其他介質(zhì)對(duì)其性能進(jìn)行改善。稀土元素具有被最外層電子所屏蔽的未成對(duì)4f電子結(jié)構(gòu)，因而它們的原子和離子具有特殊的電磁性能。人們發(fā)現(xiàn)， 將一定量的稀土元素添加到鐵或錳的氧化物中時(shí)，能進(jìn)一步改善鐵氧體材料的磁學(xué)性質(zhì)及吸波性能。因此，稀土摻雜鈷鐵氧體材料的合成和性質(zhì)研究成為廣泛研究的熱點(diǎn)。目前對(duì)稀土摻雜鈷鐵氧體材料的制備所用到的方法主要為溶膠凝膠法，即產(chǎn)物通過(guò)對(duì)可溶性金屬鹽如氯化物或硝酸鹽按照一定的比例混合溶解，在一定溫度下使溶液緩慢蒸發(fā)得到溶膠，然后干燥成膠，經(jīng)過(guò)高溫焙燒而得。如北京大學(xué)嚴(yán)純?nèi)A教授課題組通過(guò)溶膠-凝膠法制備了稀土摻雜的鈷鐵氧體納米晶薄膜(J. Appl. Phys. 85卷，2782頁(yè)，1999 年)。在公開號(hào)分別為CN101367647和CN101452756A的專利中，西北大學(xué)的黃英等利用溶膠-凝膠法制備了鑭摻雜和鈰摻雜的納米鋇鐵氧體薄膜。然而，由于該方法通常需要較高的溫度(800°C以上)和較長(zhǎng)的時(shí)間(12小時(shí)以上)，不利于節(jié)約能源，提高效率。同時(shí)，由于該方法對(duì)成核生長(zhǎng)速率缺乏有效的控制，目前所得到的產(chǎn)物主要存在尺寸可調(diào)性差及分布不均勻等缺點(diǎn)，影響到材料的性能和應(yīng)用。開發(fā)一種尺寸均勻可調(diào)，分散性好，且產(chǎn)物質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性好的制備方法是目前存在的一大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)備簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)控制、工藝重復(fù)性好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的組成和尺寸可控的一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法。本發(fā)明提供一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，采用化學(xué)溶液法，具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一向高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑(純度大于85% )中加入三種不同的金屬鹽，分別為鐵鹽、鈷鹽和稀土鹽(均為分析純，即大于99. 9% )，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為 0. 02 0. 2mol/L的混合溶液；上述三種金屬鹽之間添加的比例范圍滿足金屬離子摩爾比為 Co2+ Fe3+ RE3+ =1 (1. 88 1. 99) (0. 01 0. 12)；所述的高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑選自二苯醚或二卞醚中的一種。所述的三種不同的金屬鹽分別選自鐵、鈷及稀土的乙酰丙酮鹽或苯甲酸鹽，其中稀土鹽滿足與要制備的稀土摻雜鈷鐵氧體中的稀土相同。如乙酰丙酮合鐵(III)、乙酰丙酮合鈷(II)及苯甲酸稀土(III)。步驟二 向混合溶液其中進(jìn)一步加入一種以上表面活性劑(化學(xué)純)，表面活性劑與混合溶液中狗3+、Co2+和RE3+構(gòu)成總金屬離子摩爾比例為5 15，在惰性氣體的保護(hù)下升溫至200-350°C下反應(yīng)l_4h。所述惰性氣體為高純氬或高純氮。表面活性劑優(yōu)選為油胺 (化學(xué)純)、油酸(化學(xué)純)或十二烷二醇(化學(xué)純)。步驟三反應(yīng)停止后移去加熱源，待反應(yīng)液冷卻后加入過(guò)量的極性溶劑，極性溶劑包括乙醇(分析純)或丙酮(分析純)，攪拌均勻后，離心分離收集沉淀，用乙醇(分析純) 洗滌(優(yōu)選洗滌4次以上)后置于烘箱中40-60°C下干燥，干燥時(shí)間6 10小時(shí)所得產(chǎn)物為黑色粉末，該黑色粉末為納米顆粒，易溶解分散于非極性溶劑中。所述的步驟三中的攪拌方式可以為磁力攪拌、機(jī)械攪拌或超聲震蕩的方式，使金屬鹽均勻分散在溶劑中。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)在于1、本發(fā)明提出一種合成單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，所得產(chǎn)物粒徑均勻，分散性好，尺寸可調(diào)；2、本發(fā)明提出一種合成單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，反應(yīng)溫度較現(xiàn)有方法溫和，有利于節(jié)約能源；3、本發(fā)明提出一種合成單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，溫度范圍較寬O00-35(TC )，可根據(jù)實(shí)際情況及需要任意選擇，反應(yīng)的條件易于控制；4、本發(fā)明提出一種合成單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝重復(fù)性好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于放大，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。


圖1 本發(fā)明提供的一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法流程圖；圖2 本發(fā)明實(shí)施例1所得到的釓摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子的透射電鏡照片；圖3 本發(fā)明實(shí)施例2所得到的釓摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子的透射電鏡照片；圖4 本發(fā)明實(shí)施例3所得到的釓摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子的透射電鏡照片；圖5:本發(fā)明實(shí)施例4所得到的銪摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子的透射電鏡照片；圖6 本發(fā)明實(shí)施例5所得到的釤摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子的透射電鏡照片；圖7 本發(fā)明實(shí)施例6所得到的釓摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子的透射電鏡照片；圖8 本發(fā)明中不同稀土元素?fù)皆诘玫胶铣上盗袉畏稚⑾⊥翐诫s鈷鐵氧體納米顆粒的X-射線衍射圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，采用化學(xué)溶液法，如圖1所示，具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一向高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑(純度大于85% )中加入三種不同的金屬鹽，分別為鐵鹽、鈷鹽和稀土鹽(均為分析純，即大于99. 9% )，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為
0.02 0. 2mol/L的混合溶液；上述三種金屬鹽之間添加的比例范圍滿足金屬離子摩爾比為 Co2+ Fe3+ RE3+ =1 (1. 88 1. 99) (0. 01 0. 12)；所述的高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑選自二苯醚或二卞醚中的一種。所述的三種不同的金屬鹽分別選自鐵、鈷及稀土的乙酰丙酮鹽或苯甲酸鹽，其中稀土鹽滿足與要制備的稀土摻雜鈷鐵氧體中的稀土相同。如乙酰丙酮合鐵(III)、乙酰丙酮合鈷(II)及苯甲酸稀土(III)。步驟二 向混合溶液其中進(jìn)一步加入一種以上表面活性劑(化學(xué)純)，表面活性劑與混合溶液中狗3+、Co2+和RE3+構(gòu)成總金屬離子摩爾比為5 15，形成紅棕色均勻溶液，在惰性氣體的保護(hù)下升溫至200-350°C下反應(yīng)l_4h，。所述惰性氣體為高純氬或高純氮。表面活性劑優(yōu)選為油胺(化學(xué)純)、油酸(化學(xué)純)或十二烷二醇(化學(xué)純)。當(dāng)加入的表面活性劑為兩種以上時(shí)，各個(gè)表面活性劑之間的量沒(méi)有限制，只需表面活性劑總量與總金屬離子摩爾比滿足5 15即可。步驟三反應(yīng)停止后移去加熱源，待反應(yīng)液冷卻后加入過(guò)量的極性溶劑，極性溶劑包括乙醇或丙酮(分析純)，攪拌均勻后，離心分離收集沉淀，用乙醇(分析純)洗滌(優(yōu)選洗滌4次以上)后置于烘箱中40-60°C下干燥，干燥時(shí)間6 10小時(shí)所得產(chǎn)物為黑色粉末，該黑色粉末為納米顆粒，易溶解分散于非極性溶劑中。所述攪拌方式可以為磁力攪拌、 機(jī)械攪拌或超聲震蕩的方式，使金屬鹽均勻分散在溶劑中。在本發(fā)明的制備方法中，稀土摻雜鈷鐵氧體納米粒子的表面包裹了油酸和油胺， 因此具有疏水性。加入極性溶劑后，稀土摻雜鈷鐵氧體納米粒子不會(huì)分散于極性溶劑中，通過(guò)離心的方法可以將稀土摻雜鈷鐵氧體納米粒子分離出來(lái)，達(dá)到洗滌稀土摻雜鈷鐵氧體納米粒子的目的。在本發(fā)明中，可以多次加入極性溶劑，通過(guò)多次離心分離的方法，多次洗滌稀土摻雜鈷鐵氧體納米粒子，以保證得到較為純凈的稀土摻雜鈷鐵氧體納米粒子。在本發(fā)明的制備方法中，金屬離子總摩爾濃度為0. 02 0. 2mol/L，不同的濃度對(duì)產(chǎn)物的粒徑有較大影響。如圖2所示，當(dāng)高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑選擇二苯醚，用量為20mL時(shí)，所得到的釓摻雜鈷鐵氧體納米粒子的粒徑為7 8nm，而如圖7所示，在其他條件保持一致，僅僅將二苯醚用量增加至60mL時(shí)，所得到的釓摻雜鈷鐵氧體納米粒子的粒徑減小為3 4nm。實(shí)施例1 本實(shí)施例提供一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一向20ml 二苯醚(純度大于85% )中加入1. 97mmol乙酰丙酮合鐵(III)、
1.OOmmol乙酰丙酮合鈷(II)和0.03mmol苯甲酸釓(III)(均為分析純，即純度大于 99. 9% )，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為0. 15mol/L的混合溶液；
步驟二 向混合溶液其中進(jìn)一步加入6. Ommol十二烷二醇、6. Ommol油酸和 6. Ommol油胺(均為化學(xué)純)，表面活性劑與混合溶液中狗3+、Co2+和RE3+構(gòu)成總金屬離子摩爾比為6，在惰性氣體高純氬的保護(hù)下升溫至250°C下反應(yīng)3h。所述惰性氣體為高純氬或
高純氮。步驟三反應(yīng)停止后移去加熱源，待反應(yīng)液冷卻后加入IOOmL的過(guò)量的乙醇溶液 (分析純)，攪拌均勻后，離心分離收集沉淀，用乙醇溶液(分析純)洗滌4次后置于烘箱中 40°C下干燥，干燥時(shí)間10小時(shí)所得產(chǎn)物為黑色粉末，該黑色粉末為納米顆粒，易溶解分散于非極性溶劑中。制備得到的合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒為釓摩爾百分含量為的釓摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子，如圖2，所制備的釓摻雜鈷鐵氧體納米粒子的尺寸分布均勻，粒徑在7 8nm。實(shí)施例2 本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法， 具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一向20. Oml 二苯醚中(純度大于85% )中加入1. 94mmol乙酰丙酮合鐵 (III)U. OOmmol乙酰丙酮合鈷(II)和0.06mmol苯甲酸釓(III)(均為分析純，即大于 99. 9% )，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為0. 15mol/L的混合溶液；步驟二 向混合溶液其中進(jìn)一步加入6. Ommol十二烷二醇、6. Ommol油酸、6. Ommol 油胺(均為化學(xué)純)，表面活性劑與混合溶液中狗3+、Co2+和RE3+構(gòu)成總金屬離子摩爾比為 6，形成紅棕色均勻溶液，在惰性氣體高純氬的保護(hù)下升溫至250°C下反應(yīng)池。步驟三反應(yīng)停止后移去加熱源，待反應(yīng)液冷卻后加入IOOmL的過(guò)量的乙醇溶液 (分析純)，攪拌均勻后，離心分離收集沉淀，用乙醇溶液(分析純)洗滌4次后置于烘箱中 40°C下干燥，干燥時(shí)間10小時(shí)所得產(chǎn)物為黑色粉末，該黑色粉末為納米顆粒，易溶解分散于非極性溶劑中。制備得到的合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒為釓摩爾百分含量為2% 的釓摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子，如圖3，所制備的釓摻雜鈷鐵氧體納米粒子的尺寸分布均勻，粒徑在7 8nm。實(shí)施例3 本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法， 具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一向20. OmL 二苯醚(純度大于85% )中加入1. 88mmol乙酰丙酮合鐵 (III)U. OOmmol乙酰丙酮合鈷(II)和0. 12mmol苯甲酸釓(III)(均為分析純，即大于 99. 9% )，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為0. 15mol/L的混合溶液；步驟二 向混合溶液其中進(jìn)一步加入6. Ommol十二烷二醇、6. Ommol油酸、6. Ommol 油胺(均為化學(xué)純)，表面活性劑與混合溶液中狗3+、Co2+和RE3+構(gòu)成總金屬離子摩爾比為 6，形成紅棕色均勻溶液，在惰性氣體高純氬的保護(hù)下升溫至250°C下反應(yīng)池。步驟三反應(yīng)停止后移去加熱源，待反應(yīng)液冷卻后加入IOOmL的過(guò)量的乙醇溶液 (分析純)，攪拌均勻后，離心分離收集沉淀，用乙醇溶液(分析純)洗滌4次后置于烘箱中 40°C下干燥，干燥時(shí)間10小時(shí)所得產(chǎn)物為黑色粉末，該黑色粉末為納米顆粒，易溶解分散于非極性溶劑中。制備得到的合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒為釓摩爾百分含量為4% 的釓摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子，如圖4，所制備的釓摻雜鈷鐵氧體納米粒子的尺寸分布均勻，粒徑在7 8nm。實(shí)施例4 本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法， 具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一向20. OmL 二苯醚(純度大于85% )中加入1. 94mmol乙酰丙酮合鐵 (III)U. OOmmol乙酰丙酮合鈷(II)和0.06mmol苯甲酸銪(III)(均為分析純，即大于 99. 9% )，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為0. 15mol/L的混合溶液；步驟二 向混合溶液其中進(jìn)一步加入6. Ommol十二烷二醇、6. Ommol油酸和 6. Ommol油胺(均為化學(xué)純)，表面活性劑與混合溶液中狗3+、Co2+和RE3+構(gòu)成總金屬離子摩爾比為6，形成紅棕色均勻溶液，在惰性氣體高純氬的保護(hù)下升溫至250°C下反應(yīng)池。步驟三反應(yīng)停止后移去加熱源，待反應(yīng)液冷卻后加入IOOmL的過(guò)量的乙醇溶液 (分析純)，攪拌均勻后，離心分離收集沉淀，用乙醇溶液(分析純)洗滌4次后置于烘箱中 40°C下干燥，干燥時(shí)間10小時(shí)所得產(chǎn)物為黑色粉末，該黑色粉末為納米顆粒，易溶解分散于非極性溶劑中。制備得到的合成系列單分散銪摻雜鈷鐵氧體納米顆粒為銪摩爾百分含量為2%的銪摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子，如圖5，所制備的銪摻雜鈷鐵氧體納米粒子的尺寸分布均勻,粒徑在14 15nm。實(shí)施例5 本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法， 具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一向20. OmL 二苯醚(純度大于85% )中加入1. 94mmol乙酰丙酮合鐵 (III)U. OOmmol乙酰丙酮合鈷(II)和0.06mmol苯甲酸釤(III)(均為分析純，即大于 99. 9% )，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為0. 15mol/L的混合溶液；步驟二 向混合溶液其中進(jìn)一步加入6. Ommol十二烷二醇、6. Ommol油酸、6. Ommol 油胺(均為化學(xué)純)，表面活性劑與混合溶液中狗3+、Co2+和RE3+構(gòu)成總金屬離子摩爾比為 6，形成紅棕色均勻溶液，在惰性氣體高純氬的保護(hù)下升溫至250°C下反應(yīng)池。步驟三反應(yīng)停止后移去加熱源，待反應(yīng)液冷卻后加入IOOmL的過(guò)量的乙醇溶液 (分析純)，攪拌均勻后，離心分離收集沉淀，用乙醇溶液(分析純)洗滌4次后置于烘箱中 40°C下干燥，干燥時(shí)間10小時(shí)所得產(chǎn)物為黑色粉末，該黑色粉末為納米顆粒，易溶解分散于非極性溶劑中。制備得到的合成系列單分散釤摻雜鈷鐵氧體納米顆粒為釤摩爾百分含量為2%的釤摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子，如圖6，所制備的釤摻雜鈷鐵氧體納米粒子的尺寸分布均勻，粒徑在8 9nm。實(shí)施例6 本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法， 具體包括以下幾個(gè)步驟
步驟一向60. OmL 二苯醚(純度大于85% )中加入1. 97mmol乙酰丙酮合鐵 (III)U. OOmmol乙酰丙酮合鈷(II)和0.03mmol苯甲酸釓(III)(均為分析純，即大于 99. 9% )，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為0. 05mol/L的混合溶液；步驟二 向混合溶液其中進(jìn)一步加入6. Ommol十二烷二醇、6. Ommol油酸、6. Ommol 油胺(均為化學(xué)純)，表面活性劑與混合溶液中狗3+、Co2+和RE3+構(gòu)成總金屬離子摩爾比為 6，形成紅棕色均勻溶液，在惰性氣體高純氬的保護(hù)下升溫至250°C下反應(yīng)池。步驟三反應(yīng)停止后移去加熱源，待反應(yīng)液冷卻后加入IOOmL的過(guò)量的乙醇溶液 (分析純)，攪拌均勻后，離心分離收集沉淀，用乙醇溶液(分析純)洗滌4次后置于烘箱中 40°C下干燥，干燥時(shí)間10小時(shí)所得產(chǎn)物為黑色粉末，該黑色粉末為納米顆粒，易溶解分散于非極性溶劑中。制備得到的合成系列單分散釓摻雜鈷鐵氧體納米顆粒為釓摩爾百分含量為的釓摻雜鈷鐵氧體單分散納米粒子，如圖7，所制備的釓摻雜鈷鐵氧體納米粒子的尺寸分布均勻，粒徑在3 4nm。在本發(fā)明的制備方法中，金屬離子總摩爾濃度為0. 02 0. 2mol/L，不同的濃度對(duì)產(chǎn)物的粒徑有較大影響。如圖2所示，當(dāng)高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑選擇二苯醚，用量為20mL時(shí)，所得到的釓摻雜鈷鐵氧體納米粒子的粒徑為7 8nm，而如圖7所示，在其他條件保持一致，僅僅將二苯醚用量增加至60mL時(shí)，所得到的釓摻雜鈷鐵氧體納米粒子的粒徑減小為3 4nm。 本發(fā)明不同稀土元素?fù)礁鱾€(gè)實(shí)施例得到的合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的 X-射線衍射圖如圖8所示，從圖中可以看出，產(chǎn)物的X-射線衍射圖與尖晶石結(jié)構(gòu)的鈷鐵氧體(JCPDS No. 22-1086)對(duì)應(yīng)一致，沒(méi)有觀察到來(lái)自稀土及稀土氧化物的衍射峰，這表明沒(méi)有雜相生成，稀土離子完全摻入到了鈷鐵氧體的晶格中。實(shí)施例7 本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法， 具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一向二卞醚(純度大于85% )中加入三種不同的金屬鹽，分別為乙酰丙酮合鐵(III)、鈷鹽和苯甲酸釓(III)(均為分析純，即大于99. 9% )，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為0. 2mol/L的混合溶液；上述三種金屬鹽之間添加的比例范圍滿足金屬離子摩爾比為 Co2+ Fe3+ RE3+= 1 1.99 0.01;步驟二 向混合溶液其中進(jìn)一步加入油胺(化學(xué)純)和油酸(化學(xué)純)，油胺和油酸的摩爾比為1 2，油胺(化學(xué)純)和油酸(化學(xué)純)與混合溶液中狗3+、Co2+和RE3+構(gòu)成總金屬離子摩爾比例為15，在惰性氣體高純氬的保護(hù)下升溫至350°C下反應(yīng)4h。步驟三反應(yīng)停止后移去加熱源，待反應(yīng)液冷卻后加入過(guò)量丙酮(分析純)，攪拌均勻后，離心分離收集沉淀，用乙醇(分析純)洗滌5次后置于烘箱中60°C下干燥，干燥時(shí)間10小時(shí)所得產(chǎn)物為黑色粉末，該納米顆粒易溶解分散于非極性溶劑中。實(shí)施例8 本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法， 具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一向二卞醚(純度大于85% )中加入三種不同的金屬鹽，分別為乙酰丙酮合鐵(III)、鈷鹽和苯甲酸釓(III)(均為分析純，即大于99. 9% )，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為0. 2mol/L的混合溶液；上述三種金屬鹽之間添加的比例范圍滿足金屬離子摩爾比為 Co2+ Fe3+ RE3+= 1 1.95 0.05;步驟二 向混合溶液其中進(jìn)一步加入油酸(化學(xué)純)，油酸(化學(xué)純)與混合溶液中狗3+、Co2+和RE3+構(gòu)成總金屬離子摩爾比例為10，在惰性氣體高純氬的保護(hù)下升溫至 300°C下反應(yīng)2h。步驟三反應(yīng)停止后移去加熱源，待反應(yīng)液冷卻后加入過(guò)量丙酮(分析純)，攪拌均勻后，離心分離收集沉淀，用乙醇(分析純)洗滌3次后置于烘箱中50°C下干燥，干燥時(shí)間8小時(shí)所得產(chǎn)物為黑色粉末，該納米顆粒易溶解分散于非極性溶劑中。
權(quán)利要求
1.一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟步驟一向高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑中加入三種不同的金屬鹽，分別為鐵鹽、鈷鹽和稀土鹽，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為0. 02 0. 2mol/L的混合溶液；上述三種金屬鹽之間添加的比例范圍滿足金屬離子摩爾比為Co2+ Fe3+ RE3+=I (1. 88 1. 99) (0.01-0. 12)；步驟二 向混合溶液其中進(jìn)一步加入一種以上表面活性劑，表面活性劑與混合溶液中 Fe3\ Co2+和RE3+構(gòu)成總金屬離子摩爾比為5 15，形成紅棕色均勻溶液，在惰性氣體的保護(hù)下升溫至200 350°C下反應(yīng)l_4h ；步驟三反應(yīng)停止后移去加熱源，待反應(yīng)液冷卻后加入過(guò)量的極性溶劑，攪拌均勻后， 離心分離收集沉淀，用乙醇洗滌后置于烘箱中40-60°C下干燥，干燥時(shí)間6 10小時(shí)，得到合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，其特征在于所述的步驟一中的高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑選自二苯醚或二卞醚中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，其特征在于所述的步驟一中的三種不同的金屬鹽分別為乙酰丙酮合鐵、乙酰丙酮合鈷及苯甲酸稀土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，其特征在于所述的步驟二中惰性氣體為高純氬或高純氮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，其特征在于所述的步驟二中表面活性劑為油胺、油酸或十二烷二醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，其特征在于所述的步驟三中極性溶劑為乙醇溶液或丙酮溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，其特征在于所述的步驟三中攪拌方式為磁力攪拌、機(jī)械攪拌或超聲震蕩。
全文摘要
本發(fā)明提供一種合成系列單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，屬于無(wú)機(jī)材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域；包括步驟一向高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑中加入鐵鹽、鈷鹽和稀土鹽，攪拌均勻，制成金屬離子總摩爾濃度為0.02～0.2mol/L的混合溶液；步驟二向混合溶液其中加入表面活性劑，在惰性氣體的保護(hù)下升溫反應(yīng)；步驟三反應(yīng)停止后，加入過(guò)量的極性溶劑，離心分離收集沉淀，用乙醇洗滌干燥。本發(fā)明提出一種合成單分散稀土摻雜鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，所得產(chǎn)物粒徑均勻，分散性好，尺寸可調(diào)；反應(yīng)溫度較現(xiàn)有方法溫和，有利于節(jié)約能源；設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝重復(fù)性好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于放大，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C04B35/26GK102408228SQ20111024049
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者張東鳳, 王志成, 范海濱, 郭林 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)