[发明专利]一种锌铁氧体纳米晶组装体的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于无机非金属铁氧体材料制备技术领域，涉及一种利用溶剂热法制备空心球状或实心球状两种不同形貌的锌铁氧体纳米晶组装体的方法。

背景技术：

铁氧体属于磁性材料，不仅是电子工业的一种基础材料，还广泛用于制造日常生活用品，其良好的电磁性能可用于制造雷达吸波材料、磁记录材料等高科技产品。铁氧体的形貌可分为针状、棒状、片状、多孔状和球状五类，其中，球状铁氧体又可分为空心球状和实心球状。因空心球状与其他形貌相比有更大的表面积，磁性能更加优良，且空心球状铁氧体比一般铁氧体密度小，所以已被研究人员高度重视。不同方法制得的铁氧体的性能与形貌也各有不同，除了纯度、颗粒尺寸和形貌对其性能有重要的影响外，制备方法对铁氧体的性能也产生较大影响。现有技术的铁氧体的制备方法很多，常见的有溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法、喷雾热分解法、高能球磨法、乳化液法、自蔓延燃烧法和化学自组装法等，也有将上述方法进行组合应用的新技术，如：溶胶-凝胶法和自燃烧法相结合、溶胶-凝胶法与共沉淀法并用，但这些方法都各有其优缺点。例如，溶胶-凝胶法虽易获得组成和结构均匀、颗粒细小的粉体，但有机溶剂有毒，水热法不需高温煅烧预处理，避免了此过程中晶粒长大、缺陷形成和杂质引入且具有较高的烧结活性，但其不可视性又为制备过程中的控制带来困难。因此，对现有技术方法的优化，对其制备工艺的创新或对两种及以上技术方法相结合将成为研究热点。

目前，铁氧体空心球的制备大多采用聚苯乙烯微球为模板，通过模板与铁氧体前驱物之间的相互作用，用沉积法、表面反应法和逐层组装法等来制备核壳复合粒子，再通过煅烧或有机溶剂溶解的方法除去模板得到铁氧体空心微球，采用共沉淀火焰喷雾工艺合成的铁氧体空心微球，饱和磁化强度随着热处理温度的升高而增大，晶体结构也越完整，但其矫顽力却降低，用聚乙烯酸溶液和铁氧体前驱体共混，利用无核成球法制得铁氧体空心微球，虽颗粒较大，但纯度欠佳，总之，现有的制备工艺尚未达到“工艺简单易行，产物性能优良”的原则。因此，寻求设计一种工艺简单、实用性强、具备工业化生产可能性的锌铁氧体制备方法仍具有重要的意义。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出一种利用溶剂热法制备锌铁氧体纳米晶组装体的方法，通过改变混合溶剂的体积比，制备空心球状或实心球状两种不同形貌的锌铁氧体纳米晶组装体，解决无机非金属铁氧体材料制备工艺复杂且纯度欠佳的问题。

为了实现上述目的，本发明由六水合氯化铁(FeCl₃·6H₂O)和氯化锌(ZnCl₂)作为前驱体，无水乙酸钠(CH₃COONa)为表面活性剂和稳定剂，用不同体积比的乙醇和乙二醇作为溶剂制备锌铁氧体纳米晶组装体，其具体工艺过程包括以下步骤:

先将2mmol的FeCl₃·6H₂O和1mmol的ZnCl₂溶解于30mL的乙二醇和乙醇的混合溶剂中，磁力搅拌为均匀混合液后，加入5mmol的CH₃COONa继续搅拌至均匀，然后将混合液转入40mL的高温反应釜的特氟龙内胆中，密封好反应釜，放入烘箱中，设置加热温度为200℃，反应时间为12小时，反应完成后自然冷却并收集固体产物离心分离，再用去离子水和乙醇洗涤3-10次后，设置干燥温度为60℃，干燥时间为6小时，干燥后得到棕褐色的锌铁氧体纳米晶组装体，设置混合溶剂中乙二醇和乙醇的溶剂体积比小于等于1:4得到空心球状的锌铁氧体纳米晶组装体，命名为CNA1，设置混合溶剂中乙二醇和乙醇的溶剂体积比大于1：4时，得到的实心球状的锌铁氧体纳米晶组装体，命名为CNA2。

本发明制备的锌铁氧体纳米晶组装体具有亚铁磁性，能迅速吸附偶氮染料并易于分离，并能用于对磷酸缓释液中的尿酸和多巴胺进行检测。

本发明与现有技术相比，其制备工艺简单，原理可靠，成本低，纯度高，电磁学性能好，应用广泛，使用环境友好，具有良好的经济效益和开发应用前景。

附图说明：

图1为本发明制备的CNA1(A)和CNA2(B)的扫描电子显微镜图。

图2为本发明制备的CNA1(A)和CNA2(B)的透射电子显微镜图。

图3为本发明制备的CNA1(A)和CNA2(B)的X射线衍射图。

图4为本发明制备的CNA1(A)和CNA2(B)的氮气等温吸脱附曲线，内置图分别为CNA1(A)和CNA2(B)的孔容分布曲线。