[发明专利]一种铜调制的γ-Fe2O3基复合纳米微粒的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一价金属Cu⁺调制的γ-Fe₂O₃基复合纳米微粒的合成方法。

背景技术

纳米微粒是粒径在1～100nm的超细微粒，属典型的纳米材料。复合纳米微粒是由不同的物理或化学性质的物质构成的两相或多相微粒，可能兼具各相物质的基本特性，甚至可能呈现完全新异的性质。复合纳米微粒通常为具有核—壳结构的包裹体。制备核—壳结构的复合纳米微粒的常用方法为两步法，即：第一步首先制得属心核的基体纳米微粒；第二步是对基体纳米微粒进行表面调制处理，形成物理或/和化学性质不同于基体微粒的异质表面层，从而得到具有心—壳结构复合纳米微粒。

对于磁性纳米微粒，发展新的制备技术是重要的开发领域。γ-Fe₂O₃纳米微粒是研究广、应用多、磁性较强的纳米微粒。γ-Fe₂O₃基复合磁性纳米微粒可用于磁性液体合成、磁分离技术等领域。采用二价金属，如Co²⁺进行调制合成杆状γ-Fe₂O₃基复合磁性纳米微粒已用作磁记录材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、成本低廉的纳米颗粒制备方法。

本发明的技术方案是一种铜调制的γ-Fe₂O₃基复合纳米微粒的合成方法，包括如下步骤：

a、前驱体制备：向含Fe³⁺和Mg²⁺溶液加入碱性介质，得到FeOOH/Mg(OH)₂共沉淀复合物，丙酮脱水，得到氢氧化物前驱体；

b、复合纳米微粒的合成：前驱体加入到沸腾的热氯化亚铁溶液中，生成γ-Fe₂O₃纳米晶粒；加入氯化亚铜与氢氧化钠溶液，在γ-Fe₂O₃纳米晶粒表面形成CuFeO₂表层，最终合成γ-Fe₂O₃(核)/CuFeO₂(壳)的复合纳米微粒。

具体的，步骤a的操作如下：

(1)根据Fe³⁺︰Mg²⁺摩尔比为1～3︰1配制含Fe³⁺和Mg²⁺的混合盐溶液；将混合盐溶液10倍体积的NaOH溶液倒入混合盐溶液中，得到碱性混合溶液；NaOH溶液浓度为0.1～2M；

(2)将上述碱性混合溶液加热至沸腾，并保持沸腾1～8分钟；

(3)自然冷却至室温，沉淀物逐渐析出，1～3小时后沉淀反应结束；

(4)将沉淀物用0.05M浓度的HNO₃水溶液清洗至pH7～8；然后再用丙酮脱水2～4次，每次脱水时丙酮与沉淀物的体积比为5︰1；

(5)沉淀物放置硅胶干燥箱或真空干燥箱中，干燥12～36小时后得到用于纳米微粒合成的前驱体。

优选的，步骤a(1)中Fe³⁺︰Mg²⁺摩尔比为2︰1，含Fe³⁺和Mg²⁺溶液分别为三氯化铁溶液和硝酸镁溶液。

优选的，步骤a(3)操作如下：自然冷却至室温，沉淀物逐渐析出，2小时后沉淀反应结束。

优选的，步骤a(4)中，用丙酮脱水3次。

优选的，步骤a(5)中干燥24h。

具体的，步骤b的操作如下：

(1)配制溶液1、溶液2和溶液3，所述的溶液1为0.1～4M氯化亚铁水溶液，溶液2为0.2～3M的氯化亚铜水溶液，溶液3为0.1～0.7M的氢氧化钠水溶液；

(2)将前驱体与蒸馏水按质量比为1︰20将两者混合均匀，在搅拌状态下加入到沸腾的溶液1中，蒸馏水与溶液1的体积比为1︰4，保持沸腾20分钟；

(3)同时加入溶液2与溶液3，溶液2与溶液1体积比为1︰4～12；溶液3与溶液1的体积比为1︰10～30，继续沸腾5～15分钟；

(4)自然冷却至室温，1～3小时后沉淀过程结束；

(5)用丙酮清洗、脱水，丙酮加入量为沉淀物体积的4～6倍，充分搅动后离心分离，这一步骤重复2～4次；

(6)将清洗、脱水后的产物转入真空干燥箱中，干燥12～36小时后得到干燥的复合磁性纳米微粒。