[发明专利]一种具有纳米三维多孔结构的含铁氧化物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有纳米三维多孔结构的含铁氧化物的制备方法，以铁氧化物和金属氢化物为原料，所述的铁氧化物选自Fe₂O₃、Fe₃O₄或FeO；所述的金属氢化物选自氢化锂；将所述原料混合均匀，加热至100～600℃后保温放氢0.5～12h，得到所述的具有纳米三维多孔结构的含铁氧化物。本发明提供了一种具有纳米三维多孔结构的含铁氧化物的制备方法，选择特定的原料，仅需简单的共混和加热保温处理后，即可得到具有纳米三维多孔结构的含铁氧化物；且通过对制备工艺条件的调整，可以调控产物含铁氧化物的组成。

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备领域，具体涉及一种具有纳米三维多孔结构的含铁氧化物及其制备方法。

背景技术

铁氧化物被广泛应用于磁性、催化、电化学、气敏、生物医学以及电磁波吸收等多个领域，纳米铁氧化物，如零维纳米颗粒，一维纳米棒、纳米管、纳米线，二维纳米片，三维空心纳米球、空心纳米立方体等，这些纳米结构比表面积大，且随着粒径的下降，表面原子数、表面能和表面张力急剧增加。由于尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，纳米铁氧化物表现出常规材料所不具备的新颖的物理、化学和生物学特性，使其在诸多领域的研究和应用更为广泛。

其中，具有纳米三维多孔结构的铁氧化物不仅与其它纳米铁氧化物一样具有以上特殊性能，更具有新颖的构型和优异的界面特性，其独特的三维双连续多孔结构可有效增强材料的机械强度，同时，三维多孔结构具有更高比表面积、独特的界面效应及小尺寸效应，能有效提高表面扩散和界面反应的传质速率等。这些特点都是其它零维纳米颗粒、一维纳米线和二维纳米片金属氧化物阵列所不具有的。

通常情况下，纳米级的多孔结构难以利用常规的固相法制备得到，现已有的报道中，研究者们普遍采用多孔氧化铝(AAO)、聚碳酸酯(PC)、液晶相或者纳米颗粒等本身具有纳米多孔结构的材料作为前驱体模板制备纳米多孔材料(即模板法)。但是，受限于模板自身的结构，模板法所制备的纳米多孔材料的孔隙尺寸、孔结构及孔径分布都是由模板决定的，而模板制备工艺复杂，极大地限制了其实现工业化生产。另外，去合金化也是比较常用的制备纳米三维多孔结构的方法，去合金化是指采用化学或电化学的方法将合金中的活泼组元在一定的腐蚀条件下进行选择溶解或析出，惰性组元被保留下来形成三维双连续的多孔结构，但是，该方法首先要求将两者或多种活泼性差异较大的金属形成合金，再通过快速凝固形成易于腐蚀的合金薄片，再通过化学或者是电化学腐蚀液去合金，得到多孔合金后再通过在氧化气氛中退火才可得到多孔金属氧化物，制备过程相当复杂，且制备效率低，也极大地限制了其实现工业化生产。

因此，开发过程简单、条件温和、可控性强、产量大、效率高、适用范围广、成本低、对环境友好的制备具有纳米三维多孔结构的含铁氧化物的方法对其实际工业生产具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种具有纳米三维多孔结构的含铁氧化物的制备方法，选择特定的原料，仅需简单的共混和加热保温处理后，即可得到具有纳米三维多孔结构的含铁氧化物；且通过对制备工艺条件的调整，可以调控产物含铁氧化物的组成。

具体技术方案如下：

一种具有纳米三维多孔结构的含铁氧化物的制备方法，以过渡金属氧化物和金属氢化物为原料，所述的过渡金属氧化物为铁氧化物，选自Fe₂O₃、Fe₃O₄或FeO；所述的金属氢化物选自氢化锂。

作为优选，所述的制备方法具体为：

将所述原料混合均匀，加热至100～600℃后保温放氢0.5～12h，得到所述的具有纳米三维多孔结构的铁氧化物。