[发明专利]一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳米多级结构材料自组装技术领域，特别是提供了一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐及其制备方法。

背景技术

近年来，通过自组装过程合成三维花样的铁醇盐日益受到人们的关注，主要是因为醇盐热解得到的三维花样铁氧化物在水处理、药物传输和电化学等领域显示了优异的性质和潜在的应用前景。Zhong 等人在《Advanced Materials》2006年18卷2426-2431页报道了一个以FeCl₃·6H₂O、尿素和表面活性剂四丁基溴化铵为原料，乙二醇（EG）为溶剂合成的三维花样铁醇盐，以其为前体通过热处理得到三维花样铁氧化物。Li等人在《CrystEngComm》2011年13卷 642 - 648页 报道了以Fe(acac)₃为铁源，EG为溶剂，加入NH₄Ac，通过溶剂热法合成三维花样铁醇盐，进一步热处理得到三维花样Fe₃O₄微球。Jin等人在《Journal of Power Sources》2011年196卷3887-3893页报道了一个以FeCl₃·6H₂O和六亚甲基四胺为原料，EG为溶剂，通过溶剂热法合成花样铁醇盐，焙烧后得到微纳多级结构的Fe₃O₄/碳微米花。赵等人在发明专利CN102659188中公开了一种具有多级结构的磁性三氧化二铁微米花材料及其制备方法，他们以FeCl₃·6H₂O为铁源，EG为溶剂，加入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮或十六烷基三甲基溴化铵或四丁基氯化铵和尿素，反应得到前体，进而通过煅烧得到α-Fe₂O₃微米花。但是，以上报道中的三维花样铁醇盐只是被用来制备形貌维持的铁氧化物，其结构本质和物化性质较少被关注；并且其合成方法中使用的表面活性剂或有机原料，会导致合成成本较高以及反应产物处理过程中的环境污染问题，不利于规模化的生产应用。而采用便宜易得的无机物为原料，EG为溶剂，通过简易的无表面活性剂溶剂热法制备具有反铁磁性的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐迄今未见报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐及其制备方法。本发明选择便宜易得的FeCl₃·6H₂O、CH₃COONa·3H₂O为原料，EG为溶剂，通过控制乙二醇混合溶液中两种无机物的低浓度和温和的溶解条件，不加入任何表面活性剂，采用溶剂热法得到一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐。

本发明的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐的化学式为 FeC₄H₈O₃；该二乙二醇亚铁醇盐是由宽度为1.8-2.0μm、厚度为80-100 nm 的花瓣状纳米片通过中心互相连接自组装而成的7-8 μm 的三维花样多级结构微球；该三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐具有强的反铁磁性，有望作为分子基反铁磁性材料用于交换偏置分子磁体中。

本发明的三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐具体制备过程如下：

（1）将FeCl₃·6H₂O和 CH₃COONa·3H₂O溶于乙二醇中，其中FeCl₃·6H₂O的浓度为0.00625-0.0125 mol/L, CH₃COONa·3H₂O与FeCl₃·6H₂O的浓度比为5.29 ：1，溶解温度为30 - 50^oC，溶解时间为2 - 3h，电动搅拌得到透明的黄色溶液；

（2）将上述黄色溶液转移至500mL特氟纶不锈钢反应釜中，密封，置于200^oC烘箱中，反应釜的装填度为80%，反应釜内黄色溶液在自生压力下反应8-24h，反应结束后用自来水冷却反应釜至室温；

（3）离心分离得到的绿色沉淀，用无水乙醇洗涤三次，然后在40-60^oC烘箱中干燥12-24h，保存于干燥器中，产物为三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐。

本发明的优点是：