[发明专利]一种棒状磁性四氧化三铁材料的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种棒状磁性四氧化三铁材料的制备方法及其应用，制备时包括如下步骤：步骤1：磁性Fe3O4纳米粒子的制备；步骤2：磁性Fe3O4@SiO2纳米颗粒自组装成为棒状磁性材料。应用时将由权利要求1的制备方法制出的棒状磁性四氧化三铁材料用于微纳米马达，在外磁场作用下可实现旋转、偏移。本发明提供一种棒状磁性四氧化三铁材料的制备方法，该制备方法制备出来的棒状磁性四氧化三铁材料，具有可辨认的磁矩方向，磁性强，磁响应性好，而且工艺简单，成本低，适用于工业级别的大规模生产。

技术领域

本发明涉及磁性复合材料的制备领域，尤其涉及一种棒状磁性四氧化三铁材料的制备方法及其应用。

背景技术

市场上目前存在的磁性四氧化三铁的结构主要为颗粒球状结构，颗粒球状结构相对简单单一，且没有可辨认的磁矩方向，不能充分利用和实现在磁场作用下的精密操控。例如：现有的颗粒球状磁性材料只能实现由于磁力吸引导致的运动和富集等操作，没有实现更为精确的磁取向、旋转等执行性复杂操作。这一结果导致磁性材料的在应用端口的低端化和严重同质化，也大大限制了磁性材料在磁响应作用下的可操作性，导致磁控系统在各个领域都难以实现大规模、高端化及复杂化的广泛应用。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明提供一种棒状磁性四氧化三铁材料的制备方法，该制备方法制备出来的棒状磁性四氧化三铁材料颗粒尺寸均匀，单分散性非常好，粒径可调，具有可辨认的磁矩方向，磁性强，磁响应性好，而且工艺简单，成本低，适用于工业级别的大规模生产。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为提供一种棒状磁性四氧化三铁材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：磁性Fe₃O₄纳米粒子的制备

(1)将0.675g的FeCl₃·6H₂O溶于35mL的乙二醇中，混合得到溶液A1；

(2)将1.925gCH₃COONH₄加入溶液A1中并搅拌30分钟，得到溶液A2；

(3)将溶液A2置入反应器中，加热至200℃，恒温加热反应12小时，冷却至室温，离心洗涤4-6次，在空气中室温内干燥，得到粒径为200nm-400nm的Fe₃O₄纳米粒子；

步骤2：棒状磁性Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒材料的制备

(1)将4mg由步骤1得到的Fe₃O₄溶于由5mL去离子水和25mL异丙醇组成的混合液中，超声30min，得到混合溶液B1；

(2)向混合溶液B1中加入0.5mL的氨水和30μL的正硅酸乙酯引发反应，并置于滚式摇床上，在常温下反应6h，得到反应物B2；

(3)反应结束后，过滤得到滤物，用乙醇和去离子水各清洗两次，得到粒径为250nm-400nm的磁性Fe3O₄@SiO₂纳米颗粒；若磁性Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒暂时不使用时，将其储存在30mL乙醇中备用；

(4)棒状结构的形成是由于磁性颗粒自组装形成的次稳定结构在SiO₂层包覆的过程中被固化形成了永久固定的结构。

进一步的，所述FeCl₃·6H₂O的用量还可以是0.81g、0.945g、1.08g、1.215g或1.35g。

进一步的，所述Fe₃O₄纳米粒子的粒径为200nm-400nm。