[发明专利]微米级花状复合金属氧化物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微米级花状复合金属氧化物的制备方法，特别涉及一种微米级花状、尖晶石结构的复合金属氧化物的制备方法。尖晶石氧化物的形貌控制属目前国际纳米材料研究的前沿课题，尤其是尖晶石复合氧化物的形貌控制尚未实现。

背景技术

现存的尖晶石氧化物形貌可控的合成方法中，多数只能控制单金属氧化物的形貌。目前国内外对尖晶石多金属氧化物合成的研究主要集中于磁性含铁氧化物和双金属型。L.S.Zhong等人在《Advanced Materials》2006年18卷第2426页报道了氧化铁自组装的三维花状纳米结构在污水处理方面有很好的效果。D.H.Zhang等人以《Chemical Communications》2008年3414页中报道的Ag-Fe₃O₄纳米化合物的合成方法制备了Ag-M_1-xFe_2+xO₄(M＝Co，Ni，Mn，Zn)复合氧化物纳米颗粒(《Dalton Translation》2009年第10527页)。2009年在《Journal of Materials Chemistry》第19卷7030页报道了锰铁氧化物的纳米颗粒和亚微米级core-shell，Y.M.Zhai等人是应用溶剂热方法合成纳米颗粒，然后在高锰酸钾和硫酸的共同作用下在一定温度下老化可以合成亚微米级core-shell结构氧化物。X.W.Xie在《Nature》杂志2009年458卷第746页报道了控制Co₃O₄晶面生长，通过控制晶面生长可使高活性的晶面暴露在外面。但目前尖晶石复合金属氧化物花状可控合成的相关报道尚未出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本的，可在简单的工艺条件下，微米级花状尖晶石复合金属氧化物的合成方法。

本发明所提供的微米级花状复合金属氧化物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将金属盐溶于乙二醇中，在10～80℃温度条件下搅拌形成均匀溶液；

(2)在上述步骤所得溶液中加入表面活性剂，其中表面活性剂摩尔量与金属离子总摩尔量的比值为R＝0～50；

(3)将步骤(2)所得溶液搅拌至透明时加入醋酸钠，其中醋酸钠摩尔量与金属离子总摩尔量的比值为S＝0～50；

(4)将步骤(3)所得溶液搅拌1～12小时；

(5)然后放入密闭容器中进行溶剂热反应，于120～220℃温度条件下反应1～24小时，制得产物为微米级花状复合金属碱式碳酸盐；

(6)将步骤(5)产物放入反应炉中于300～700℃焙烧1～6小时，即可制备微米级花状复合金属氧化物。

本发明中所述的复合金属为两种或三种金属的混合，金属优选为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag；所述金属盐可为硝酸盐、醋酸盐、氯化物中的任一种。

本发明提供的微米级花状复合金属氧化物的制备方法，其特征在于：所述金属盐溶液浓度范围为0.001mol L^-1～1.0mol L^-1，优选范围为0.01mol L^-1～0.1mol L^-1。

本发明提供的微米级花状复合金属氧化物的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为非离子表面活性剂，优选为：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚乙二醇，吐温80；表面活性剂摩尔量与金属离子总摩尔量的比值R的优选范围为0～30。

本发明提供的微米级花状复合金属氧化物的制备方法，其特征在于：所述醋酸钠摩尔量与金属离子总摩尔量的比值S的优选范围为0～25。

附图说明

图1为在200℃温度下1小时的Mn₂CoO₄微米花焙烧前的扫描电子显微镜照片。

图2为在160℃温度下2小时的Mn_1.5Ni_1.5O₄微米花焙烧前的扫描电子显微镜照片。

图3为在180℃温度下6小时的Zn_1.5Fe_1.5O₄微米花焙烧前的扫描电子显微镜照片。

图4为在220℃温度下0.5小时的Ni_1.5Co_1.5O₄微米花焙烧前的扫描电子显微镜照片。