CN102850056A - 一种球形铁氧体的制备方法 - Google Patents

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杨丽霞
刘冰
唐清华
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Abstract

本发明提供了一种以乙醇胺为沉淀剂采用溶剂热法制备球形磁性铁氧体（锌铁氧体、镁铁氧体和锰铁氧体）的方法。其特征在于以三氯化铁和氯化物的乙二醇溶液为反应溶液，以乙醇胺为沉淀剂，在室温下搅拌混合均匀形成液相反应溶液，转移入反应釜中在180-250°C进行水热反应。反应结束后，对产物进行分离、洗涤和干燥处理后得到相应的铁氧体粉末。本方法具有原料廉价、工艺简单、操作方便、形貌可控等特点。

Description

一种球形铁氧体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种磁性材料的制备方法，具体涉及球形尖晶石型锌铁氧体、锰铁氧体和镁铁氧体粉体的制备方法。
背景技术
尖晶石结构铁氧体的化学通式为MFe2O4，其中M可以是锰、钻、镍、锌、镁等。可以通过调节M2+组分及反应条件来改变铁氧体磁性颗粒的磁学性能。铁氧体材料优异的磁学性能广泛用作高密度信息记录、磁流体、靶向给药和电磁波吸波等材料。
磁性材料的形貌可控制备研究吸引着许多科研工作者的关注，因为磁性是和材料形貌密切相关的。目前制备铁氧体磁性材料采用的合成方法主要有：水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法和微乳液法等。微乳液法被认为是非常好的制备单分散磁性材料的方法。但是该方法由于工艺较复杂使其大规模工业化生产较困难。溶胶-凝胶法制备铁氧体的粒径及形貌控制的研究比较少。水热法原料配比及反应条件易于调节，操作过程简单、节能。但是在制备过程中由于材料的磁性导致制备的样品形貌团聚严重也是磁性材料制备领域需要克服的问题。所以在磁性材料的制备过程中，常常采用乙二醇作为溶剂和分散剂的溶剂热法。研究较多的是采用强碱氢氧化钠作为沉淀剂来制备铁氧体材料。氢氧化钠的使用使得形核和结晶过程比较快，材料的形貌控制比较困难。基于此，为了获得分散性好、形貌可控的铁氧体材料，我们选用乙醇胺这种比较温和的沉淀剂采用溶剂热法来制备铁氧体。本工艺不需加入表面活性剂和聚合物，能够简化制备工艺，节约成本，在工业化生产中具有重要的现实作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以乙醇胺为沉淀剂制备铁氧体的方法，是一种铁氧体粉末的低成本简易制备方法。本发明以三氯化铁和氯化物的乙二醇溶液为反应溶液，以乙醇胺为沉淀剂，在室温下搅拌混合均匀形成液相反应溶液，转移入反应釜中进行水热反应后，离心洗涤和干燥处理后得到铁氧体粉末。所提供的方法简单，操作方便，所用的原料廉价易得，是一种适于工业化生产的制备方法。具体步骤是：
(1) 将三氯化铁和氯化物按照2:1的摩尔比混合溶解于50mL乙二醇溶液中，形成淡黄色澄清透明溶液；
(2) 量取1-30mL乙醇胺溶液加入上述溶液中，磁力搅拌混合均匀；
(3) 将上述溶液转移入反应釜中在180-250°C进行水热反应，水热处理时间为6-30h，反应釜的填充量为50%-80%；
(4) 对水热处理后的液相反应体系中的产物进行离心或磁性吸附分离，对分离出的产物进行洗涤和干燥处理，即得铁氧体粉体。 
所述的作为反应物的氯化物包括氯化锌、氯化锰和氯化镁。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1) 反应原料简单且廉价易得，制备方法简单，反应条件易于控制，操作简便。
(2) 所制备的铁氧体结晶好、晶相纯度高。
(3) 该技术能够重复和放大，产量和产率都较高，易于实现工业化生产。
    (4) 本发明为磁性球形铁氧体的合成提供了一条好的途径和思路，可以应用于药物载体和重金属离子吸附等领域，具有很好的应用价值。
附图说明
图1、实施例1制备的锌铁氧体的X射线粉末衍射(XRD)图谱。
图2、实施例1制备的锌铁氧体的透射电镜(TEM)照片。
图3、实施例2制备的锌铁氧体的X射线粉末衍射(XRD)图谱。
图4、实施例3制备的锌铁氧体的X射线粉末衍射(XRD)图谱。
图5、实施例4制备的镁铁氧体的X射线粉末衍射(XRD)图谱。
图6、实施例4制备的镁铁氧体的透射电镜(TEM)照片。
图7、实施例5制备的锰铁氧体的X射线粉末衍射(XRD)图谱。
图8、实施例5制备的锰铁氧体的透射电镜(TEM)照片。
    以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于下述实施方式。
具体实施方式
实施例1
在室温下，将1.0812gFeCl3·6H2O和0.2726gZnCl2溶解于50mL乙二醇溶液中，室温搅拌溶解，得到均匀分散的溶液。量取2mL乙醇胺加入溶液中搅拌混合均匀，将该溶液转入反应釜中（反应釜容量为100mL），密封。将反应釜放入烘箱，在200°C保温24小时。反应釜自然冷却至室温后，取出产物，用离心法分离产物，分离的产物分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，60°C空气中干燥。图1为X射线粉末衍射结果，表明其为单相的锌铁氧体。从图2的透射电子显微镜照片可以看出锌铁氧体为粒径100-300nm的球形形貌。
实施例2
在室温下，将1.0812gFeCl3·6H2O和0.2726gZnCl2溶解于50mL乙二醇溶液中，室温搅拌溶解，得到均匀分散的溶液。量取5mL乙醇胺加入溶液中搅拌混合均匀，将该溶液转入反应釜中（反应釜容量为100mL），密封。将反应釜放入烘箱，在200°C保温12小时。反应釜自然冷却至室温后，取出产物，用离心法分离产物，分离的产物分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，60°C空气中干燥。图3为X射线粉末衍射结果，表明其为单相的锌铁氧体。
实施例3
在室温下，将1.0812gFeCl3·6H2O和0.2726gZnCl2溶解于50mL乙二醇溶液中，室温搅拌溶解，得到均匀分散的溶液。量取10mL乙醇胺加入溶液中搅拌混合均匀，将该溶液转入反应釜中（反应釜容量为100mL），密封。将反应釜放入烘箱，在180°C保温24小时。反应釜自然冷却至室温后，取出产物，用强力磁铁吸附分离产物，分离的产物分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，60°C空气中干燥。图4为X射线粉末衍射结果，表明其为单相的锌铁氧体。
实施例4
在室温下，将1.0812gFeCl3·6H2O和0.4066gMgCl2·6H2O溶解于50mL乙二醇溶液中，室温搅拌溶解，得到均匀分散的溶液。量取5mL乙醇胺加入溶液中搅拌混合均匀，将该溶液转入反应釜中（反应釜容量为100mL），密封。将反应釜放入烘箱，在200°C保温24小时。反应釜自然冷却至室温后，取出产物，用离心法分离产物，分离的产物分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，60°C空气中干燥。图5为X射线粉末衍射结果，表明其为单相的镁铁氧体。从图6的透射电子显微镜照片可以看出镁铁氧体为粒径200-400nm的球形和纳米片构成的复合形貌。
实施例5
在室温下，将1.0812gFeCl3·6H2O和0.3958gMnCl2·4H2O溶解于50mL乙二醇溶液中，室温搅拌溶解，得到均匀分散的溶液。量取5mL乙醇胺加入溶液中搅拌混合均匀，将该溶液转入反应釜中（反应釜容量为100mL），密封。将反应釜放入烘箱，在200°C保温24小时。反应釜自然冷却至室温后，取出产物，用离心法分离产物，分离的产物分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，60°C空气中干燥。图7为X射线粉末衍射结果，表明其为单相的锰铁氧体。从图8的透射电子显微镜照片可以看出锰铁氧体为粒径200-400nm的球形形貌。

Claims (2)

1.一种采用乙醇胺作为沉淀剂制备铁氧体的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1) 将三氯化铁和氯化物按照2:1的摩尔比混合溶解于50mL乙二醇溶液中，形成淡黄色澄清透明溶液；
(2) 量取1-30mL乙醇胺溶液加入上述溶液中，磁力搅拌混合均匀；
(3) 将上述溶液转移入反应釜中在180-250°C进行水热反应，水热处理时间为6-30h，反应釜的填充量为50%-80%；
(4) 对水热处理后的液相反应体系中的产物进行离心分离或磁性吸附分离，对分离出的产物进行洗涤和干燥处理，干燥温度为室温至100°C在空气中干燥。
2.按权利要求1所述的采用乙醇胺作为沉淀剂制备铁氧体的方法，其特征在于所述的氯化物包括：氯化锌、氯化锰和氯化镁。
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