[发明专利]一种碳包覆氧化亚铁的制备方法及碳包覆氧化亚铁

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种碳包覆氧化亚铁的制备方法及碳包覆氧化亚铁。

背景技术

氧化亚铁属于立方晶系（类似于氯化钠晶体结构），每个铁原子周围连接着6个氧原子形成八面体型配位，每个氧原子周围也以同样的情况连接着6个铁原子。

海洋中微生物、植物和动物附着在舰船上并对之产生不利影响的现象称为污损。污损不仅增加船舶的自质量、减少船舶的载质量，同时将大大增加船体的阻力，造成船舶航速降低和燃油消耗量增大。迄今为止，人类应用的海洋防污技术主要有：涂刷防污涂层、电解海水生成次氯酸盐、电解重金属法、导电涂膜法等。但这些防污方法都存在一定的局限性。对于船舶防污而言，应用广、防污效率好、又简单的方法就是在船舶表面涂覆防污涂料。也正因为如此，出现了大量海洋防污涂料的研究报道，有些研究产品已经工业化。

海洋防污涂料的发展呈现多品种趋势，但随着人们海洋环境保护意识的增强，对具有稳定性好、效用性高的无污染海洋防污涂料的研究与开发是海洋防污涂料技术的最终目标。结合纳米材料的特殊功能，在涂料工业需要环保的前提下，随着新材料的飞速发展，长效无毒含有某些纳米尺寸组分的防污涂料及纳米量级的防污涂料将会成为海洋防污涂料的主要研制方向。而氧化亚铁在海洋防污涂料领域中具有重要作用，其防污效果好，应用广，但是氧化亚铁其也存在不足之处：裸露于空气中易被氧化，在室温中不能稳定存在，并且释放速度快，防污寿命短。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳包覆氧化亚铁的制备方法及碳包覆氧化亚铁，旨在解决现有氧化亚铁在室温中不能稳定存在，以及释放速度快，防污寿命短的问题。

本发明的技术方案如下：

一种碳包覆氧化亚铁的制备方法，其中，包括以下步骤：

a、将LPAN溶液在100~200℃下搅拌100~200h，形成微环化的LPAN溶液；

b、将所述微环化的LPAN溶液在200~300℃下热处理1~10小时，形成具有梯形结构的热氧化的聚丙烯腈低聚物；

c、将所述热氧化的聚丙烯腈低聚物和铁化合物按照质量比为0.1~0.9：1进行混合，再加入溶剂混合均匀，得到LPAN包覆铁化合物；

d、将LPAN包覆铁化合物于烘箱内200~250℃干燥1~10小时，直至溶剂蒸发完全，得到低温碳化前驱体包覆铁化合物；

e、将所述低温碳化前驱体包覆铁化合物在惰性气氛保护下，在惰性气体流量为10~500mL/min，600~1100℃的条件下煅烧1~10小时，得到碳包覆氧化亚铁。

所述的碳包覆氧化亚铁的制备方法，其中，所述步骤a还包括以下步骤：在微环化的LPAN溶液中加入掺杂物并混合均匀，对微环化的LPAN溶液进行掺杂改性。

所述的碳包覆氧化亚铁的制备方法，其中，所述掺杂物与微环化的LPAN溶液的质量比为0.01~0.5:1。

所述的碳包覆氧化亚铁的制备方法，其中，所述掺杂物为金属掺杂物或非金属掺杂物；所述金属掺杂物为锡、铜、银、铝、铬、铁、钛、锰、镍、钴金属的金属本身、金属氧化物、金属氮化物、金属硼化物、金属氟化物、金属溴化物、金属硫化物或者金属有机化合物中的一种或者多种；所述非金属掺杂物为硅、磷、硼、氮、碳、硫、硫单质及其化合物中的一种或者多种。

所述的碳包覆氧化亚铁的制备方法，其中，所述LPAN溶液的溶质是液态丙烯腈低聚物，其相对分子量为106~100000，并且不含溶剂。

所述的碳包覆氧化亚铁的制备方法，其中，所述液态丙烯腈低聚物是丙烯腈的均聚物，或者是丙烯腈与烯类单体的共聚物。

所述的碳包覆氧化亚铁的制备方法，其中，所述烯类单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、亚甲基丁二酸中的一种。

所述的碳包覆氧化亚铁的制备方法，其中，所述步骤c中，混合均匀的方式为搅拌、超声或球磨。

所述的碳包覆氧化亚铁的制备方法，其中，所述步骤c中铁化合物包括铁的氧化物或铁盐化合物。

一种碳包覆氧化亚铁，其中，采用上述的碳包覆氧化亚铁的制备方法制备而成。