專利名稱：一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法，屬于磁性材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
四氧化三鐵是一種具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的鐵磁性材料，F(xiàn)e3+與Fe2+填充在氧離子構(gòu)成的面心立方框架的間隙中，并可以進(jìn)行雙交互作用搶占晶體中的B位，呈現(xiàn)出優(yōu)異的電磁特性，尤其是吸波性能，在雷達(dá)吸收劑方面擁有良好的應(yīng)用前景，也廣泛應(yīng)用于記錄材料、電訊器材材料和催化劑及催化劑載體制備等方面。
傳統(tǒng)的鐵氧體多為以粉體和顆粒等形式存在的涂層材料，雖然成本低廉，工藝簡單，但因其密度大而導(dǎo)致的高溫穩(wěn)定性差以及高溫環(huán)境下和高頻段范圍內(nèi)吸波性能較差等缺點(diǎn)，致使其在隱身飛行器等特定環(huán)境的應(yīng)用中受到很大的限制，為了克服這種缺陷，需要制備出低密度材料以滿足需求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)四氧化三鐵密度大的問題，提供一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明的一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法，具體步驟如下
步驟一、物料溶解在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將二價鐵鹽與三價鐵鹽分別溶于有機(jī)溶劑或水中得到相應(yīng)溶液，分別取二價鐵鹽與三價鐵鹽溶液，攪拌混合均勻，得到混合鐵鹽溶液，其中Fe3+與Fe2+的摩爾比為I : 12. 5 :1 ;
步驟二、凝膠的形成向步驟一所得的鐵鹽混合溶液中滴加凝膠促進(jìn)劑，得到凝膠；
步驟三、老化將步驟二所得的凝膠靜置老化；
步驟四、溶劑置換將老化后的凝膠浸泡到溶劑a中進(jìn)行溶劑置換，直到凝膠中溶劑完全被溶劑a取代，得到含溶劑a的凝膠；
步驟五、干燥將步驟四所得的含溶劑a的凝膠進(jìn)行干燥后得到四氧化三鐵氣凝膠。
步驟二所述的凝膠促進(jìn)劑為有機(jī)路易斯堿，優(yōu)選為小分子環(huán)氧化合物、I α位親電取代的衍生物、縮水甘油醚類化合物；
步驟四所述的溶劑a為有機(jī)溶劑，優(yōu)選為為丙酮或乙醇；
步驟五所述的干燥方式可為超臨界干燥、常壓干燥、冷凍干燥。
有益效果
I、本發(fā)明的一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法，制備的四氧化三鐵氣凝膠由于將前期濕凝膠空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空隙中的液體被干燥除去而被氣體取代，密度為1.03-2.81g· cnT1，較傳統(tǒng)四氧化三鐵的密度低50% -80 %，飽和磁化強(qiáng)度可達(dá)到5 2 emu · g-1。
2、本發(fā)明的一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法，操作簡單、安全，在室溫下即可實(shí)現(xiàn)。
3、本發(fā)明的一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法，保持原有磁性不被破壞。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例I
在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在裝有磁力攪拌子的50ml容器中，室溫下依次加入氯化鐵 O. 947g，氯化亞鐵O. 398g、無水乙醇5. 5ml，充分?jǐn)嚢柚敝寥芤夯旌暇鶆颉囟日{(diào)至25°C， 緩慢滴加3. 05g環(huán)氧丙烷，滴加完畢后停止攪拌，靜置至凝膠形成。7d即7天后將凝膠浸泡到丙酮中，每隔5h換一次丙酮，持續(xù)置換Id。然后將溶劑置換后的凝膠進(jìn)行超臨界二氧化碳干燥，溫度50°C,壓力12MPa, 二氧化碳流速5mL/min,干燥時間24h,得到顆粒狀的四氧化三鐵氣凝膠顆粒。本發(fā)明所述的四氧化三鐵氣凝膠磁性材料，用SEM觀察得到晶粒約為 50nm，用振動樣品磁強(qiáng)計測得飽和磁化強(qiáng)度為32. 52emu · g_S密度為I. 81g*cm^,比表面積為 330. 20m2 · g-1，平均孔徑為 9. 4nm。
實(shí)施例2
在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在裝有磁力攪拌子的50ml容器中，室溫下依次加入氯化鐵 O. 947g，氯化亞鐵O. 398g、無水乙醇3ml，充分?jǐn)嚢柚敝寥芤夯旌暇鶆?。溫度調(diào)至20°C，緩慢滴加I. 218g環(huán)氧丙烷，滴加完畢后停止攪拌，靜置至凝膠形成。3d后將凝膠浸泡到乙醇中，每隔5h換一次乙醇，持續(xù)置換Id。然后將溶劑置換后的凝膠進(jìn)行超臨界二氧化碳干燥，溫度50°C，壓力12MPa，二氧化碳流速5mL/min，干燥時間12h，得到顆粒狀的四氧化三鐵氣凝膠顆粒。本發(fā)明所述的四氧化三鐵氣凝膠磁性材料，用SEM觀察得到晶粒約為40nm， 用振動樣品磁強(qiáng)計測得飽和磁化強(qiáng)度為52. 28emu · g_S密度為2. 09g · cnT1，比表面積為 728. 8422 · g'平均孔徑為 16. 35nm。
實(shí)施例3
在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在裝有磁力攪拌子的50ml容器中，室溫下依次加入氯化鐵 O. 812g，氯化亞鐵O. 398g、無水乙醇2. 5ml，充分?jǐn)嚢柚敝寥芤夯旌暇鶆?。溫度調(diào)至25°C， 緩慢滴加2. 09g環(huán)氧丙烷，滴加完畢后停止攪拌，靜置至凝膠形成。5d后將凝膠浸泡到丙酮中，每隔5h換一次丙酮，持續(xù)置換Id。然后將溶劑置換后的凝膠進(jìn)行超臨界二氧化碳干燥，溫度50°C，壓力12MPa，二氧化碳流速10mL/min，干燥時間15h，得到顆粒狀的四氧化三鐵氣凝膠顆粒。本發(fā)明所述的四氧化三鐵氣凝膠磁性材料，用SEM觀察得到晶粒約為50nm， 用振動樣品磁強(qiáng)計測得飽和磁化強(qiáng)度為41. 53emu · g_S密度為2. 37g · cnT1，比表面積為 176. 22m2 · g_\ 平均孔徑為 10. 13nm。
實(shí)施例4
步驟一、物料溶解在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在裝有磁力攪拌子的50ml容器中，室溫下依次加入硝酸鐵3. 232g，硝酸亞鐵I. 152g、無水乙醇12ml，充分?jǐn)嚢柚敝寥芤夯旌暇鶆颍?br> 步驟二、凝膠的形成在攪拌狀態(tài)下，向步驟一所得的鐵鹽混合溶液中滴加8. 88g 環(huán)氧氯丙烷，滴加完畢停止攪拌，靜置至凝膠形成；
步驟三、老化將步驟二所得的凝膠靜置老化7d ；
步驟四、溶劑置換將老化7d后的凝膠浸泡到丙酮中，每隔5h換一次丙酮，持續(xù)置換Id ；
步驟五、干燥將步驟四所得的溶劑置換后的凝膠進(jìn)行超臨界二氧化碳干燥，溫度60°C，壓力15MPa，二氧化碳流速10mL/min，干燥時間12h，得到顆粒狀的四氧化三鐵氣凝膠顆粒。用SEM觀察得到晶粒約為60nm，用振動樣品磁強(qiáng)計測得飽和磁化強(qiáng)度為 14. 28emu · g'密度為 I. 25g · cnT1,比表面積為 229. 6m2 · g'平均孔徑為 13. 74nm。
實(shí)施例5
步驟一、物料溶解在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在裝有磁力攪拌子的50ml容器中，室溫下依次加入氯化鐵I. 894g,硫酸亞鐵I. 112g、無水乙醇9ml、去離子水2ml,充分?jǐn)嚢柚敝寥芤夯旌暇鶆颍?br> 步驟二、凝膠的形成在攪拌狀態(tài)下，向步驟一所得的鐵鹽混合溶液中滴加2. 44g 環(huán)氧丙烷，滴加完畢停止攪拌，靜置至凝膠形成；
步驟三、老化將步驟二所得的凝膠靜置老化7d ；
步驟四、溶劑置換將老化7d后的凝膠浸泡到丙酮中，每隔5h換一次丙酮，持續(xù)置換Id ；
步驟五、干燥將步驟四所得的溶劑置換后的凝膠進(jìn)行常壓干燥，溫度80°C，得到顆粒狀的四氧化三鐵氣凝膠顆粒。用SEM觀察得到晶粒約為50nm，用振動樣品磁強(qiáng)計測得飽和磁化強(qiáng)度為46. 58emu · g'密度為2. 81g · cm—1，比表面積為151. 43m2 · g—1，平均孔徑為 11. 07nm。
本發(fā)明包括但不限于以上實(shí)施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法，其特征在于具體步驟如下 步驟一、物料溶解在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將二價鐵鹽與三價鐵鹽分別溶于有機(jī)溶劑或水中得到相應(yīng)溶液，分別取二價鐵鹽與三價鐵鹽溶液，攪拌混合均勻，得到混合鐵鹽溶液，其中Fe3+與Fe2+的摩爾比為I 1—2. 5 1 ； 步驟二、凝膠的形成向步驟一所得的鐵鹽混合溶液中滴加凝膠促進(jìn)劑，得到凝膠； 步驟三、老化將步驟二所得的凝膠靜置老化； 步驟四、溶劑置換將老化后的凝膠浸泡到溶劑a中進(jìn)行溶劑置換，直到凝膠中溶劑完全被溶劑a取代，得到含溶劑a的凝膠； 步驟五、干燥將步驟四所得的含溶劑a的凝膠進(jìn)行干燥后得到四氧化三鐵氣凝膠。
2.如權(quán)利要求I所述的一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法，其特征在于步驟二所述的凝膠促進(jìn)劑為有機(jī)路易斯堿，優(yōu)選為小分子環(huán)氧化合物、I α位親電取代的衍生物、縮水甘油醚類化合物。
3.如權(quán)利要求I所述的一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法，其特征在于步驟四所述的溶劑a為有機(jī)溶劑，優(yōu)選為丙酮或乙醇。
4.如權(quán)利要求I或3所述的一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法，其特征在于步驟五所述的干燥方式可為超臨界干燥、常壓干燥、冷凍干燥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種四氧化三鐵氣凝膠的制備方法，屬于磁性材料領(lǐng)域。具體步驟如下步驟一、物料溶解在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將二價鐵鹽與三價鐵鹽分別溶于有機(jī)溶劑或水中得到相應(yīng)溶液，分別取二價鐵鹽與三價鐵鹽溶液，攪拌混合均勻，得到混合鐵鹽溶液；步驟二、凝膠的形成向步驟一所得的鐵鹽混合溶液中滴加凝膠促進(jìn)劑，得到凝膠；步驟三、老化將步驟二所得的凝膠靜置老化；步驟四、溶劑置換將老化后的凝膠浸泡到溶劑a中進(jìn)行溶劑置換，直到凝膠中溶劑完全被溶劑a取代；步驟五、干燥將步驟四所得的含溶劑a的凝膠進(jìn)行干燥后得到四氧化三鐵氣凝膠。制備的四氧化三鐵氣凝膠密度較傳統(tǒng)四氧化三鐵的密度低50％-80％，飽和磁化強(qiáng)度可達(dá)到52emu·g-1。
文檔編號C01G49/06GK102923788SQ20121044815
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者柴春鵬, 張雅, 羅運(yùn)軍, 李國平 申請人:北京理工大學(xué)