[发明专利]非模板法制备阿尔法－三氧化二铁纳米管的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种纳米管的制备方法，具体地说涉及一种制备阿尔法-三氧化二铁(α-Fe₂O₃)纳米管的方法。

技术背景

纳米颗粒由于具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、库仑堵塞和介电限域效应，使得其在光、电、磁、热、机械性能、化学性质、生物物理性质等方面都表现出了不同于常规固体及宏观粒子的新特征。纳米材料的性能很大程度上决定于纳米粒子的微观形貌，因此合成各种特殊形貌的纳米颗粒成了纳米科学领域不可或缺的重要组成部分。

氧化铁作为一种廉价、环保的过渡金属氧化物，其纳米结构颗粒具有良好的耐侯性、耐光性、磁性和对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应，可广泛应用于颜料、电子、高磁记录材料、传感器以及催化剂等方面，在生物工程、药物释放等领域也有着较好的应用前景。氧化铁纳米管由于其特殊的磁涡流状态以及其中空结构引起的较好的流动性，使得其在纪录磁头、纳米催化、生物传感器、纳米医学等领域有了良好的应用前景。目前的氧化铁纳米管生长主要是借助于模板法合成，例如多孔氧化铝模板、碳纳米管模板等等。模板法不但会在产品中引人杂质，还会增加产品的成本，而且大规模的生产也是相当困难，这就造成了其在实际生产应用的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单、无污染以及成本低的非模板法制备阿尔法-三氧化二铁纳米管。

本发明的目的是这样实现的：利用磷酸根离子对氧化铁不同晶面的吸附能力的差异，以三价铁盐为原料，在适当的温度下水热处理一定时间，得到阿尔法-三氧化二铁(α-Fe₂O₃)纳米管。

本发明的制备方法如下：

取9-50mmol/L三氯化铁水溶液，然后加入等体积0.3-2.5mmol/L的磷酸二氢钠水溶液，搅拌均匀后，转入密闭反应釜，密封后在180-270℃恒温处理12-72h，然后取出反应釜，在空气中自然冷却，将釜中红色沉淀分离出来，水洗2-5次，空气中60-80℃烘干，即得阿尔法-三氧化二铁(α-Fe₂O₃)纳米管。

如上所述的分离可以使用离心分离、过滤分离及静置分离等方法。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.所得阿尔法-三氧化二铁(α-Fe₂O₃)纳米管，颗粒尺寸分布较窄，管径均匀；

2.原料廉价易得，制作方便，所需设备简易；

3.摆脱了模板剂的束缚，提高了产品的纯度，降低了产品的成本；

4.生产操作简单，产品重现性好，易于扩大规模，更适合于实际的工业生产。

具体实施方式

实施例1

取9mmol/L三氯化铁水溶液，然后加入等体积0.4mmol/L的磷酸二氢钠水溶液，搅拌均匀后，转入聚四氟乙烯反应釜，密封后放入200℃恒温烘箱，处理18h，然后取出反应釜，在空气中自然冷却，釜中红色沉淀用离心的方法分离出来，水洗2次，空气中60℃烘干，即可得阿尔法-三氧化二铁(α-Fe₂O₃)纳米管。

实施例2

取18mmol/L三氯化铁水溶液，然后加入等体积0.9mmol/L的磷酸二氢钠水溶液，搅拌均匀后，转入聚四氟乙烯反应釜，密封后放入210℃恒温烘箱，处理36h，然后取出反应釜，在空气中自然冷却，釜中红色沉淀用离心的方法分离出来，水洗3次，空气中80℃烘干，即可得阿尔法-三氧化二铁(α-Fe₂O₃)纳米管。

实施例3

取35mmol/L三氯化铁水溶液，然后加入等体积1.6mmol/L的磷酸二氢钠水溶液，搅拌均匀后，转入聚四氟乙烯反应釜，密封后放入240℃恒温烘箱，处理45h，然后取出反应釜，在空气中自然冷却，釜中红色沉淀用离心的方法分离出来，水洗4次，空气中70℃烘干，即可得阿尔法-三氧化二铁(α-Fe₂O₃)纳米管。

实施例4

取45mmol/L三氯化铁水溶液，然后加入等体积1.8mmol/L的磷酸二氢钠水溶液，搅拌均匀后，转入聚四氟乙烯反应釜，密封后放入260℃恒温烘箱，处理18h，然后取出反应釜，在空气中自然冷却，釜中红色沉淀用离心的方法分离出来，水洗5次，空气中70℃烘干，即可得阿尔法-三氧化二铁(α-Fe₂O₃)纳米管。