[发明专利]一种γ-Fe2O3纳米粒子粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种γ-Fe₂O₃纳米粒子粉体的制备方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

氧化铁是重要的无机非金属材料，广泛用作磁性记录材料、软磁铁氧体材料、抛光剂和颜料。在用作颜料方面的应用范围非常广泛，全世界氧化铁系颜料的用量超过100t，仅次于钛白，居无机颜料的第二位。目前应用最广泛的氧化铁是Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃和α-Fe₂O₃，其中γ-Fe₂O₃和Fe₃O₄具有磁性，常被用做磁性原料，但由于传统方法制备的氧化铁受自身磁性较低和性能不稳定的影响，应用受到很大限制，一般用于低档产品。

纳米技术的出现，为氧化铁注入了新的活力，使其应用范围进一步扩大。一方面，磁性纳米氧化铁粒子由于其特殊的超顺磁性，因而在巨磁电阻、磁性液体和磁记录、软磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探测器等方面具有广阔的应用前景。另一方面，纳米氧化铁用作颜料时，具有很好的透明性，在颜料中又将它称为透明氧化铁。它除具有普通氧化铁颜料的耐光、耐腐蚀、无毒等特点外，还具有高分散、色泽更鲜艳、对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应等特点，可广泛应用于闪光涂料、油墨、塑料、皮革、汽车面漆、电子、光学抛光剂以及医药等行业中。近年来发现，将铁镍与氧化铁混合的纳米粉体烧结，可以替代贵金属作汽车尾气净化剂；将纳米氧化铁做成气体传感器，则具有很高的灵敏度。

作为磁记录材料的γ-Fe₂O₃形状为针形，且要求其长、短径比要大，这种形状保证了磁化的择优取向与长轴一致。一般来说，颗粒越小，针状越好，矫顽力也就越高。因为记录中所用的所有颗粒的矫顽力包括了形状各异性和结晶各向异性。纳米氧化铁是新型磁记录材料，在高磁记录密度方面有优异的性能，记录密度约为普通氧化铁的10倍。利用铁基纳米材料的巨磁阻抗效应制备的磁传感器已经问世，包覆了超顺磁性纳米微粒的磁性液体也被广泛用在宇航和部分民用领域作为长寿命的动态旋转密封。软磁铁氧体在无线电通讯、广播电视、自动控制宇宙航行、雷达导航、测量仪表、计算机、印刷、家用电器以及生物医学领域均得到了广泛应用。

随着纳米合成技术的不断发展，纳米氧化铁的制备方法也不断更新。但是要实现工业化生产，仍然需要解决一些核心技术难题，如设备、工艺条件、产率等。因此，纳米氧化铁的研究应主要考虑：1）纳米氧化铁的分散性，表面改性以及形貌控制；2）低成本、高产率的纳米氧化铁的制备。 

发明内容

为克服工艺条件、产率等方面的缺陷，本发明提供了一种制备γ-Fe₂O₃纳米粒子粉体的方法，通过下列技术方案实现。

一种γ-Fe₂O₃纳米粒子粉体的制备方法，以醋酸铁（Fe(CH₃COO)₃）为铁源、乙二醇为分散剂、碳酸钠（Na₂CO₃）为沉淀剂制备γ-Fe₂O₃纳米粒子，具体步骤如下：

（1）将醋酸铁在300～800℃下焙烧2～6h后进行研磨，然后以80～160℃及搅拌条件下，加入到乙二醇溶液中，得到悬浊液；

（2）配制浓度为0.1～0.8mol/L的碳酸钠溶液，在搅拌条件下滴加到步骤（1）所得的悬浊液中，滴加完成后继续搅拌老化2h；

（3）将步骤（2）所得溶液静置冷却至室温后进行抽滤，用去离子水和乙醇交换洗涤；

（4）将步骤（3）所得滤饼以110～120℃进行恒温干燥10～24h，即得所制备产物γ-Fe₂O₃纳米粒子粉体。

所述步骤（1）加入乙二醇是按按醋酸铁与乙二醇的摩尔比为2～4︰1加入。

所述步骤（2）碳酸钠溶液加入悬浊液是按体积比为1︰1加入的。