CN103145535A - 一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐及其制备方法 - Google Patents

一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐及其制备方法，属于微纳米多级结构材料自组装技术领域。三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐的化学式为FeC4H8O3。该二乙二醇亚铁醇盐是由宽度为1.8-2.0 μm、厚度为80-100 nm 的花瓣状纳米片通过中心互相连接自组装而成的7-8 μm 的三维花样多级结构微球。优点在于，以便宜易得的六水合三氯化铁和三水合醋酸钠为原料，乙二醇为溶剂，通过控制乙二醇混合溶液中两种无机物的低浓度和温和的溶解条件，不加入任何表面活性剂，采用溶剂热法得到的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐。其合成方法具有简便、经济、环境友好等特点。

Description

一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐及其制备方法
技术领域
本发明属于微纳米多级结构材料自组装技术领域，特别是提供了一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐及其制备方法。
背景技术
近年来，通过自组装过程合成三维花样的铁醇盐日益受到人们的关注，主要是因为醇盐热解得到的三维花样铁氧化物在水处理、药物传输和电化学等领域显示了优异的性质和潜在的应用前景。Zhong 等人在《Advanced Materials》2006年18卷2426-2431页报道了一个以FeCl3·6H2O、尿素和表面活性剂四丁基溴化铵为原料，乙二醇（EG）为溶剂合成的三维花样铁醇盐，以其为前体通过热处理得到三维花样铁氧化物。Li等人在《CrystEngComm》2011年13卷 642 - 648页 报道了以Fe(acac)3为铁源，EG为溶剂，加入NH4Ac，通过溶剂热法合成三维花样铁醇盐，进一步热处理得到三维花样Fe3O4微球。Jin等人在《Journal of Power Sources》2011年196卷3887-3893页报道了一个以FeCl3·6H2O和六亚甲基四胺为原料，EG为溶剂，通过溶剂热法合成花样铁醇盐，焙烧后得到微纳多级结构的Fe3O4/碳微米花。赵等人在发明专利CN102659188中公开了一种具有多级结构的磁性三氧化二铁微米花材料及其制备方法，他们以FeCl3·6H2O为铁源，EG为溶剂，加入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮或十六烷基三甲基溴化铵或四丁基氯化铵和尿素，反应得到前体，进而通过煅烧得到α-Fe2O3微米花。但是，以上报道中的三维花样铁醇盐只是被用来制备形貌维持的铁氧化物，其结构本质和物化性质较少被关注；并且其合成方法中使用的表面活性剂或有机原料，会导致合成成本较高以及反应产物处理过程中的环境污染问题，不利于规模化的生产应用。而采用便宜易得的无机物为原料，EG为溶剂，通过简易的无表面活性剂溶剂热法制备具有反铁磁性的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐迄今未见报道。
发明内容
本发明目的在于提供一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐及其制备方法。本发明选择便宜易得的FeCl3·6H2O、CH3COONa·3H2O为原料，EG为溶剂，通过控制乙二醇混合溶液中两种无机物的低浓度和温和的溶解条件，不加入任何表面活性剂，采用溶剂热法得到一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐。
本发明的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐的化学式为 FeC4H8O3；该二乙二醇亚铁醇盐是由宽度为1.8-2.0μm、厚度为80-100 nm 的花瓣状纳米片通过中心互相连接自组装而成的7-8 μm 的三维花样多级结构微球；该三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐具有强的反铁磁性，有望作为分子基反铁磁性材料用于交换偏置分子磁体中。
本发明的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐具体制备过程如下：
（1）将FeCl3·6H2O和 CH3COONa·3H2O溶于乙二醇中，其中FeCl3·6H2O的浓度为0.00625-0.0125 mol/L, CH3COONa·3H2O与FeCl3·6H2O的浓度比为5.29 ：1，溶解温度为30 - 50oC，溶解时间为2- 3h，电动搅拌得到透明的黄色溶液；
（2）将上述黄色溶液转移至500mL特氟纶不锈钢反应釜中，密封，置于200oC烘箱中，反应釜的装填度为80%，反应釜内黄色溶液在自生压力下反应8-24h，反应结束后用自来水冷却反应釜至室温；
（3）离心分离得到的绿色沉淀，用无水乙醇洗涤三次，然后在40-60oC烘箱中干燥12-24h，保存于干燥器中，产物为三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐。
本发明的优点是：
1、 本发明的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐的合成过程中仅以EG为溶剂，未使用表面活性剂及其它有机原料，合成方法简便、经济、环境友好。
2、 本发明的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐具有强的反铁磁性质，有望作为分子基反铁磁性材料用于交换偏置分子磁体中。
3、本发明的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐的合成方法，通过调节EG混合溶液中无机盐的金属元素种类，可以拓展到其他金属元素（如Co和Mn）多级结构醇盐的制备中，从而满足不同的应用需求。
附图说明
图 1 为实施例1三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐的扫描电子显微镜照片。
图 2 为实施例1三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐的温度-依赖的磁化率图。
具体实施方式
实施例1
将1.35 g（0.005mol）FeCl3·6H2O和 3.60 g（0.0265mol）CH3COONa·3H2O置于1000mL三口瓶中，加入400mL 乙二醇，将三口瓶放入50oC水浴中电动搅拌2 h得到透明的黄色溶液；将上述黄色溶液转移至500mL特氟纶不锈钢反应釜中，密封，置于200oC烘箱中，反应釜内黄色溶液在自生压力下反应8h，反应结束后用自来水冷却反应釜至室温；离心分离得到的绿色沉淀，用无水乙醇洗涤三次，然后在60oC烘箱中干燥12h，保存于干燥器中，产物为三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐。
实施例2
将1.35 g（0.005mol）FeCl3·6H2O和 3.60 g（0.0265mol）CH3COONa·3H2O置于1000mL三口瓶中，加入400mL 乙二醇，将三口瓶放入40oC水浴中电动搅拌2.5 h得到透明的黄色溶液；将上述黄色溶液转移至500mL特氟纶不锈钢反应釜中，密封，置于200oC烘箱中，反应釜内黄色溶液在自生压力下反应8h，反应结束后用自来水冷却反应釜至室温；离心分离得到的绿色沉淀，用无水乙醇洗涤三次，然后在60oC烘箱中干燥12h，保存于干燥器中，产物为三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐。
实施例3
将1.35 g（0.005mol）FeCl3·6H2O和 3.60 g（0.0265mol）CH3COONa·3H2O置于1000mL三口瓶中，加入400mL 乙二醇，将三口瓶放入30oC水浴中电动搅拌3h得到透明的黄色溶液；将上述黄色溶液转移至500mL特氟纶不锈钢反应釜中，密封，置于200oC烘箱中，反应釜内黄色溶液在自生压力下反应8h，反应结束后用自来水冷却反应釜至室温；离心分离得到的绿色沉淀，用无水乙醇洗涤三次，然后在60oC烘箱中干燥12h，保存于干燥器中，产物为三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐。
实施例4
将1.19 g （0.005mol）CoCl2·6H2O和 3.60 g（0.0265mol）CH3COONa·3H2O置于1000mL三口瓶中，加入400mL乙二醇，将三口瓶在室温25oC下电动搅拌2h得到透明的紫红色溶液；将上述紫红色溶液转移至500mL特氟纶不锈钢反应釜中，密封，置于200oC烘箱中，反应釜内紫红色溶液在自生压力下反应24h，反应结束后用自来水冷却反应釜至室温；离心分离得到的沉淀，用无水乙醇洗涤三次，然后在50oC烘箱中干燥18h，保存于干燥器中，产物为多级结构乙二醇钴醇盐。
实施例5
将0.50 g （0.0025mol）MnCl2·4H2O和 1.80 g（0.0133mol）CH3COONa·3H2O置于1000mL三口瓶中，加入400mL乙二醇，将三口瓶在室温25oC下电动搅拌2h得到透明的浅棕黄色溶液；将上述浅棕黄色溶液转移至500mL特氟纶不锈钢反应釜中，密封，置于200oC烘箱中，反应釜内浅棕黄色溶液在自生压力下反应24h，反应结束后用自来水冷却反应釜至室温；离心分离得到的沉淀，用无水乙醇洗涤三次，然后在40oC烘箱中干燥24h，保存于干燥器中，产物为多级结构乙二醇锰醇盐。

Claims (3)

1.一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐，其特征在于，其化学式为FeC4H8O3。该二乙二醇亚铁醇盐是由宽度为1.8-2.0μm、厚度为80-100 nm 的花瓣状纳米片通过中心互相连接自组装而成的7-8 μm的三维花样多级结构微球。
2.根据权利要求1所述的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐，其特征在于，具有强的反铁磁性。
3.一种制备权利要求1所述的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将FeCl3·6H2O和 CH3COONa·3H2O溶于乙二醇中，其中FeCl3·6H2O的浓度为0.00625-0.0125 mol/L， CH3COONa·3H2O与FeCl3·6H2O的浓度比为5.29 ：1，溶解温度为30 - 50oC，溶解时间为2- 3h，电动搅拌得到透明的黄色溶液；
（2）将上述黄色溶液转移至500mL特氟纶不锈钢反应釜中，密封，置于200oC烘箱中，反应釜的装填度为80%，反应釜内黄色溶液在自生压力下反应8-24h，反应结束后用自来水冷却反应釜至室温；
（3）离心分离得到的绿色沉淀，用无水乙醇洗涤三次，然后在40-60oC烘箱中干燥12-24h，保存于干燥器中，产物为三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐。
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