[发明专利]种子－水热法制备棒状尖晶石锰铁氧体的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种无机非金属磁性材料的制备方法，具体地说是一种由特殊形态二元锰氧化物制备特殊形态三元锰氧化物——用有序棒状Mn₂O₃为种子制备棒状尖晶石锰铁氧体粉末的制备方法。

(二)背景技术

由于纳米颗粒的大小和形貌对其物理、化学性能有显著影响，具有特殊形态纳米材料相对于块状材料性质有重大改变。目前对制备具有特殊形貌氧化物的研究已经引起国内外广泛的关注，提倡结构-形态-性能的统一。具有纳米带状、纳米壁、管状、环状、柱状、纳米花等特殊形态的简单二元氧化物已经逐渐报导。但相对于简单的氧化物而言，铁氧体这种复合氧化物由于晶体结构上呈面心立方结构，存在大量未被占据的八面体和四面体次晶格，对合成条件有比较苛刻的要求。目前国内外对制备特殊纳米相貌铁氧体的研究仍然是这种复合氧化物研究的难点之一。由特殊形态简单化合物制备特殊形态复杂化合物将是一个新的思路，但目前还很少有相的报导。经过多年的不断发展，铁氧体的应用方面早已不限于软磁和永磁材料；尤其在最近几年来，铁氧体的应用在尖端技术，如雷达、微波(超高频)多路通讯、自动控制、射电天文、计算技术、铁道号志、远程操纵等方面起了革命或革新的作用，它在固体电子学中的重要性可以说是仅仅次于半导体。因此，研发工艺简单、条件温和、容易调控的特殊形态纳米铁氧体材料合成方法是非常有意义的。

水热法是比较常用的制备铁氧体的方法之一，和其他制备方法相比具有能实现难于进行的合成反应，能合成与开发一系列特种介稳结构、特种凝聚态的新合成产物，有利于生长极少缺陷、取向好、完美的晶体，且合成产物结晶度高以及易于控制产物晶体的粒度等优点。但是由于铁氧体的晶体结构比较复杂，其形貌控制比简单的二元氧化物困难，所以目前为止，水热法合成的锰铁氧体多为颗粒状，还没有关于用水热法由特殊形态简单氧化物制备特殊形态复合氧化物——棒状尖晶石锰铁氧体粉末的报导。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种合成成本低、环保节能、易于操作、很有希望应用于其它特殊形态复合氧化物的制备的用有序棒状锰氧化物制备棒状尖晶石锰铁氧体的方法。

本发明的目的是这样实现的：

1)用分析纯的原料和蒸馏水配制1mol/L氯化铁溶液、2mol/L氯化锰溶液和2.5mol/L氢氧化钠溶液；

2)用有序棒状Mn₂O₃为种子，将已经制备好的种子用超声波分散10～15min后加入水热釜内；

3)按照MnFe₂O₄化学计量比、即Mn∶Fe＝1∶2称取氯化铁溶液和氯化锰溶液依次放入水热釜内衬中，在磁力搅拌器的搅拌下反应0.5～1h；

4)将氢氧化钠溶液逐滴滴入第3)步反应得到的氯化盐混合物中，调节pH值分别为12～12.5；

5)加盖拧紧并放入干燥箱中，设置反应温度为200℃，反应时间为12～15h；

6)反应完成后反应釜随干燥箱冷却到室温，用去离子水和无水乙醇冲洗沉淀物数次，直到滤液呈中性为止；

7)所得沉淀物经80℃干燥箱干燥。

所述的有序棒状Mn₂O₃是采用这样的方法准备的：

1)按每0.1L饱和草酸溶液加入3-5mmol的硝酸锰的比例，将硝酸锰加入到草酸溶液中，并在磁力搅拌器上搅拌，制成均匀的混合溶液；

2)室温下磁力搅拌至出现大量沉淀；

3)将2)得到的沉淀依次用酒精和蒸馏水洗涤数次，得到前驱体；

4)将前驱体在80℃烘干；

5)将烘干的前驱体磨成细粉，在800℃焙烧6小时得到有序棒状Mn₂O₃。

本发明采用有序棒状Mn₂O₃为种子，结合水热法制备出棒状三元锰氧化物——尖晶石锰铁氧体。本发明与传统方法相比，将易于合成的特殊形态二元氧化物为基础，结合水热法，在温和的条件下，达到了合成特殊形态多元氧化物的目的；并且产物相对于传统方法所得产物性能得到了改善，在外加磁场很小的时候即可以达到较大的饱和磁化强度，并且具有较小的矫顽力。本方法工艺简单，易于操作，合成成本低，环保节能，产物形貌均匀，有希望应用于其它特殊形态复合氧化物的制备。

(四)附图说明

图1为本发明的具体实施方式得到的产物棒状锰铁氧体的XRD图谱。