[发明专利]用天然硫铁矿制备纳米氧化铁薄膜的方法

权利要求书

1.用天然硫铁矿制备纳米氧化铁薄膜的方法，其特征在于，该方法有以天然硫铁矿微粉为主要原料来制备硫化铁浆体，再以该硫化铁浆体为原料来制备氧化铁薄膜的两个阶段，其步骤如下：

（1）将铁的质量含量＞32％、硫的质量含量＞20％、其粒径为10nm～10μm的天然硫铁矿微粉，与有机精选剂混合并充分搅拌、同时加热到20～150℃，得一固液混合物；其中，天然硫铁矿微粉∶有机精选剂＝0.05～100.0g/L；

其中，所述有机精选剂为颗粒活化剂与有机溶剂的混合物，颗粒活化剂∶有机溶剂＝0.5～20.0g/L；

该有机精选剂中的所述颗粒活化剂为黄药类颗粒活化剂、黑药类颗粒活化剂、脂肪胺类颗粒活化剂和苯磺酸类颗粒活化剂中的一种或二种的混合物，该有机精选剂中的所述有机溶剂为碳原子数为5～16的烃、碳原子数为1～16的一卤代烃及多卤代烃、烷基碳原子数为0～4的苯及一卤代或多卤代苯、碳原子数为2～8的腈、碳原子数为1～8的醇、碳原子数为3～8的酮或碳原子数为2～10的醚；

（2）将所得固液混合物经离心或过滤工艺除去易沉降性杂质，即为硫化铁浆体；

（3）将所述硫化铁浆体沉积在基底材料上，然后干燥以除去硫化铁浆体中的有机溶剂；其中，所述基底材料为金属、石墨、导电陶瓷、导电塑料或导电氧化物，或者Si、CdS、GaAs、CdTe或TiO₂，或者玻璃、SiO₂、陶瓷或塑料；所述沉积的方法为滴涂、旋涂、喷涂、浸渍或刮涂；

（4）将沉积有干燥了的硫化铁浆体的基底材料，直接置于空气中加热处理，以得到转化后氧化铁薄膜；其加热温度在100℃～700℃之间，加热时间为0.1h～20h，以得到的O/Fe为0.6～2.8的氧化铁薄膜。

2.根据权利要求1所述用天然硫铁矿制备纳米氧化铁薄膜的方法，其特征在于，在步骤（1）所述有机精选剂的颗粒活化剂中，所述黄药类颗粒活化剂的分子结构通式为：                                                ，其中R指代碳原子数为2～24的烷基，M指代K⁺/Na⁺；

所述黑药类颗粒活化剂为甲酚黑药、二甲酚黑药、癸烷基酚黑药、叔丁基酚黑药、氧化叔丁基酚黑药、苯酚黑药、二仲丁基二硫代磷酸铵、二仲丁基二硫代磷酸钠、二异丙基二硫代磷酸钠、二异丙基二硫代磷酸钾、二异丙基二硫代磷酸铵、二异戊基二硫代磷酸钠、聚氧丁烯醇二硫代磷酸钠或聚氧丁烯醇二硫代磷酸铵；

所述脂肪胺类颗粒活化剂为碳原子数在2～22之间的一取代脂肪胺或碳原子数在2～5之间的二取代脂肪胺及其铵盐；

所述烷基苯磺酸类颗粒活化剂为碳原子数在12～18之间的烷基苯磺酸及其盐。

3.根据权利要求1或2所述用天然硫铁矿制备纳米氧化铁薄膜的方法，其特征在于，在所述步骤（2）之后，再对所得硫化铁浆体进行精制纯化，其精制纯化步骤如下：

（2a）在得到的硫化铁浆体中，加入破胶剂并混合均匀；其中，所述破胶剂为乙醇、丙酮、或体积比为0.5～3的乙醇与氯仿混合溶剂、或体积比为0.5～3的丙酮与氯仿混合溶剂；破胶剂与硫化铁浆体的体积比为1∶1；

（2b）对所得固液混合物进行离心分离，以得固体沉淀；

（2c）将所得固体沉淀溶入分散剂中，并使其重新分散均匀，以得到精制纯化的硫化铁浆体；

其中，所述分散剂为颗粒活化剂与有机溶剂的混合物，其中，颗粒活化剂∶有机溶剂＝0～10.0g/L；

该分散剂中的所述颗粒活化剂为黄药类颗粒活化剂、黑药类颗粒活化剂、脂肪胺类颗粒活化剂和苯磺酸类颗粒活化剂中的一种或二种的混合物，该分散剂中的所述有机溶剂为碳原子数为6～16的烃、碳原子数为1～16的一卤代烃及多卤代烃、烷基碳原子数为0～6的苯及一卤代或多卤代苯、碳原子数为2～7的腈、碳原子数为1～6的醇、碳原子数为3～9的酮、碳原子数为3～10的醚。

4.根据权利要求3所述用天然硫铁矿制备纳米氧化铁薄膜的方法，其特征在于，在步骤（2c）所述分散剂的颗粒活化剂中，所述黄药类颗粒活化剂为含烷基碳原子数在2～26之间的烃基黄原酸及其盐；

所述黑药类颗粒活化剂为甲酚黑药、二甲酚黑药、癸烷基酚黑药、叔丁基酚黑药、氧化叔丁基酚黑药、苯酚黑药、二仲丁基二硫代磷酸铵、二仲丁基二硫代磷酸钠、二异丙基二硫代磷酸钠、二异丙基二硫代磷酸钾、二异丙基二硫代磷酸铵、二异戊基二硫代磷酸钠、聚氧丁烯醇二硫代磷酸钠或聚氧丁烯醇二硫代磷酸铵；

所述脂肪胺类颗粒活化剂为碳原子数在2～24之间的一取代脂肪胺或碳原子数在2～5之间的二取代脂肪胺及其铵盐；

所述烷基苯磺酸类颗粒活化剂指碳原子数为12～24之间的烷基苯磺酸及其盐。