[发明专利]高分散准球状的M型钡铁氧体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钡铁氧体的制备方法。

背景技术

M型钡铁氧体由于具有较大的矫顽力、饱和磁化强度、单轴磁晶各向异性、优良的旋磁特性、较高的居里温度，以及稳定的物理化学性质等特点，多年来被广泛用于永磁体、高密度垂直磁记录材料、微波器件、吸波材料等各个领域。钡铁氧体的磁性能和它的微观结构有着紧密的联系，传统的陶瓷法得到的产品粒子尺寸过大、矫顽力偏小，很难满足实际应用需求。近年来，随着纳米技术的兴起，大量的报道关注于纳米级M型铁氧体材料的制备，如溶胶-凝胶法、共沉淀法、硝酸铵熔融法、玻璃晶化法、反相微乳法、水热法及微波水热法，每一种工艺的目的都在于降低合成温度、减小粒子尺寸、优化材料的磁性能。

但是，由于M型钡铁氧体是一种高温条件下(约1000℃)制得的陶瓷材料，不可避免地在煅烧过程中出现烧结情况，从而导致材料的磁性能下降，应用也受到一定的限制。同时，高温条件下得到的M型钡铁氧体趋向于形成二维六方片状结构，很难对其形貌进行调控。目前，只有少数的研究得到了形貌和尺寸比较均一的M型钡铁氧体，如宁波大学的王军利用水热法合成了棒状的M型铁氧体，但高温煅烧后也有不同程度的团聚(Che，S.；Wang，J.；Chen，Q.W.J.Phys.：Condens.Matter 2003，15，L335.)；日本的Rangappa D在超临界水的条件下合成了立方和八面体形状的M型铁氧体，但是材料的磁学性质却急剧下降(Rangappa，D.；Naka，T.；Ohara，S.；Adschiri，T.Cryst.Growth Des.2010，10，11.)。因此，如何能够在M型钡铁氧体的制备过程中调控其微观形貌，使其具备良好的分散性能和磁性能，一直都是该领域中研究重点和难点。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前M型钡铁氧体制备过程中存在的产物形貌难于控制、粒子分散性不好、颗粒易烧结团聚及磁性能不理想问题，提供了一种高分散准球状的M型钡铁氧体的制备方法。

本发明高分散准球状的M型钡铁氧体的制备方法如下：一、将金属盐溶于乙二醇中，配制前躯体溶液，前躯体溶液中Fe³⁺浓度为0.05mol/L～0.3mol/L，二价金属离子和四价金属离子总物质的量占前躯体溶液中金属离子总物质的量的0～25％，并且二价金属离子与四价金属离子的物质的量相等；二、在室温、搅拌条件下向前躯体溶液中加入无水醋酸钠，至醋酸根离子的浓度为0.15mol/L～0.9mol/L，然后持续搅拌30～120分钟，得混合物；三、将步骤二的混合物移入反应釜中，密封后在160℃～200℃的条件下静置4～70小时，反应釜降至室温后，经离心分离得到沉淀，按照先用蒸馏水再用乙醇的顺序反复洗涤沉淀5～10次，烘干，得到铁氧体微球；四、将钡盐或钡盐和稀土盐的混合物溶于水至水中金属离子总浓度为0.117mol/L，然后加入无水乙醇，其中无水乙醇与水的体积比为0～4∶1，振荡均匀后加入铁氧体微球，在超声频率为40kHz的条件下加入碳酸铵，得到醇水溶液，再将醇水溶液继续在超声频率为40kHz的条件下超声30～60分钟后烘干，得粉末；五、将步骤四的粉末经800℃～1100℃高温煅烧6h～12h，即得高分散准球状的M型钡铁氧体，所得M型钡铁氧体的分子式为Ba_1-x(M)_x(AB)_yFe_12-2yO₁₉，式中M为La、Pr或Gd，x为0～0.4，y为0～1.5，A为Co、Ni或Mg，B为Ti、Sn或Zr；步骤一中所述的金属盐为铁盐、二价盐和四价盐的混合物或铁盐，所述的铁盐为氯化铁、硫酸铁或硝酸铁，二价盐为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、氯化镁及硫酸镁中的一种或者其中几种的混合物，四价盐为氯化锡、硫酸锆、氧氯化锆、硝酸氧锆、钛酸四丁酯、四异丙醇钛及硫酸钛中的一种或者其中几种的混合物；步骤四中所述的钡盐是氯化钡或硝酸钡，所述的稀土盐是硝酸镧、硝酸镨或硝酸钆；步骤四醇水溶液中金属离子Ba²⁺物质的量含量为60％～100％，铁氧体微球中金属离子物质的量与醇水溶液中金属离子物质的量比为10～12∶1，醇水溶液中碳酸根物质的量与金属离子物质的量比为1.5～2.0∶1。