一種微米級超順磁四氧化三鐵微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種微米級超順磁四氧化三鐵微球的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]四氧化三鐵(Fe3O4)是一種重要的尖晶石型鐵氧體，是面向21世紀的新型高功能無機材料，由于其在光、電、醫(yī)藥、磁介等方面具有一般塊體材料無可比擬的特殊性能和新用途，所以在國防、環(huán)境工程、表面工程、化工、電子及半導(dǎo)體材料等領(lǐng)域，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。在過去的幾十年里，各種制備四氧化三鐵的方法倍受關(guān)注，到目前為止，已經(jīng)發(fā)展了多種合成方法，如化學共沉淀法、油/水乳液法、熱分解法、溶劑熱合成法、聲化學法、噴射分解法、弧放電法、燃燒合成法等。盡管四氧化三鐵的制備研宄已經(jīng)取得很大進步，但是制備良好分散性、粒徑均一微米級超順磁四氧化三鐵球狀顆粒仍然是非常困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有良好分散性、粒徑均一的微米級超順磁四氧化三鐵微球的制備方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種微米級超順磁四氧化三鐵微球的制備方法，包括以下步驟:①將六水合三氯化鐵、甲酸鈉和10-30被％聚丙烯酸溶液加入到乙二醇中，攪拌均勻得混合溶液A 將六水合三氯化鐵、乙酸鈉加入到乙二醇中，攪拌均勻得混合溶液B ;③將混合溶液A轉(zhuǎn)移至帶有機械攪拌的反應(yīng)釜中，機械攪拌速度為150-300轉(zhuǎn)/分鐘，將反應(yīng)釜升溫至230~250°C并保持，反應(yīng)2~3小時得到黑色渾濁溶液；將反應(yīng)釜降溫至60-100°C，并將反應(yīng)釜內(nèi)壓力降至常壓后，將混合溶液B注入到反應(yīng)釜中，機械攪拌速度調(diào)為30-60轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌10~20分鐘，然后將反應(yīng)釜升溫到180~200°C并保持，繼續(xù)反應(yīng)5~12小時得到混合物將步驟③反應(yīng)得到的混合物經(jīng)過磁分離得到黑色固體，將黑色固體用乙醇清洗2~6次，然后在60-80°C烘箱內(nèi)干燥，即得微米級超順磁四氧化三鐵微球。
[0005]所述步驟①中六水合三氯化鐵與甲酸鈉的摩爾比為1: 8~10、六水合三氯化鐵與乙二醇的摩爾比為1: 300~500、乙二醇與10-30wt%聚丙烯酸溶液的體積比為30-50: I。
[0006]所述步驟②中六水合三氯化鐵與乙酸鈉的摩爾比為1: 6~8、六水合三氯化鐵與乙二醇的摩爾比為1: 30~150。
[0007]所述步驟③中混合溶液A與混合溶液B的體積比為1: 1~15。
[0008]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是，本發(fā)明的制備方法使用的原料易得、工藝簡單，采用種子生長兩步法控制合成，即利用溶液A產(chǎn)生的納米顆粒作為種子，利用溶液B作為后續(xù)生長的母液，通過控制二者比例與溫度實現(xiàn)超順磁四氧化三鐵微球尺寸的調(diào)控。制備的微米級超順磁四氧化三鐵微球的尺寸在500nm到2500nm之間，且分散性良好、粒徑均一，制備得到的四氧化三鐵微粒具有超順磁性能。
【附圖說明】
[0009]圖1是實施例1制備的四氧化三鐵納米顆粒種子的掃描電子顯微鏡照片；
圖2是實施例1制備的微米級超順磁四氧化三鐵微球的掃描電子顯微鏡照片；
圖3是實施例2制備的微米級超順磁四氧化三鐵微球的掃描電子顯微鏡照片；
圖4是實施例3制備的微米級超順磁四氧化三鐵微球的掃描電子顯微鏡照片；
圖5是實施例4制備的微米級超順磁四氧化三鐵微球的掃描電子顯微鏡照片；
圖6是實施例1制備的微米級超順磁四氧化三鐵微球磁學性能表征得到的典型超順磁曲線。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此。
[0011]實施例1
一種微米級超順磁四氧化三鐵微球的制備方法，包括以下步驟:①將六水合三氯化鐵、甲酸鈉和20wt%聚丙烯酸溶液加入到乙二醇中，攪拌均勻得混合溶液A，其中六水合三氯化鐵與甲酸鈉的摩爾比為1: 9、六水合三氯化鐵與乙二醇的摩爾比為1: 500、乙二醇與20wt%聚丙烯酸溶液的體積比為40: I ;②將六水合三氯化鐵、乙酸鈉加入到乙二醇中，攪拌均勻得混合溶液B，其中六水合三氯化鐵與乙酸鈉的摩爾比為1: 7、六水合三氯化鐵與乙二醇的摩爾比為1: 150 ;③將混合溶液A轉(zhuǎn)移至帶有機械攪拌的高壓反應(yīng)釜中，機械攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘，將高壓反應(yīng)釜升溫至240°C并保持，反應(yīng)2.5小時得到黑色渾濁溶液；將高壓反應(yīng)釜降溫至80°C，并將高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力降至常壓后，將混合溶液B注入到反應(yīng)釜中，機械攪拌速度調(diào)為45轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌15分鐘，然后將高壓反應(yīng)釜升溫到200 °C并保持，繼續(xù)反應(yīng)5小時得到混合物；其中混合溶液A與混合溶液B的體積比為1:1;④將步驟③反應(yīng)得到的混合物經(jīng)過磁分離得到黑色固體，將黑色固體用無水乙醇清洗4次，然后在70°C烘箱內(nèi)干燥，即得平均尺寸在500nm的四氧化三鐵微球，其掃描電子顯微鏡照片如圖2 (SEM，JEOL JSM-6360LV，加速電壓為1kV)所示，從圖2中可以看出合成產(chǎn)物非常均勻。其磁性表征如圖6所示，飽和磁化強度達到88 emu/g，且矯頑力為零證實已合成的四氧化三鐵微球為超順磁。
[0012]本實施例中步驟③中的黑色渾濁溶液經(jīng)過磁分離得到四氧化三鐵納米顆粒，將該四氧化三鐵納米顆粒經(jīng)無水乙醇清洗3次，在70°C烘箱內(nèi)干燥后，得到平均尺寸為150nm四氧化三鐵納米顆粒種子，其掃描電子顯微鏡照片如圖1 (SEM，JEOL JSM-6360LV，加速電壓為1kV)所示。
[0013]實施例2
一種微米級超順磁四氧化三鐵微球的制備方法，包括以下步驟:①將六水合三氯化鐵、甲酸鈉和10wt%聚丙烯酸溶液加入到乙二醇中，攪拌均勻得混合溶液A，其中六水合三氯化鐵與甲酸鈉的摩爾比為1: 8、六水合三氯化鐵與乙二醇的摩爾比為1: 400、乙二醇與10wt%聚丙烯酸溶液的體積比為30: I ;②將六水合三氯化鐵、乙酸鈉加入到乙二醇中，攪拌均勻得混合溶液B，其中六水合三