[发明专利]一种磁性Fe3O4纳米材料的简捷制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性纳米材料制备技术领域，具体地说，是涉及一种磁性Fe₃O₄纳米材料的简捷制备方法。

背景技术

纳米材料因其特有的功能和性质，在纳米光、电、磁等诸多领域都有着重要的作用。纳米材料的性能取决于其形貌结构和粒子大小，因此控制合成独特形貌结构的纳米材料越来越受到人们高度重视。由于纳米磁性材料具有多种特别的纳米磁特性，具有量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等特点，可制成纳米磁膜(包括磁多层膜)、纳米磁线、纳米磁粉(包括磁粉块体)和磁性液体等多种形态的磁性材料，因而已在传统技术和高新技术、工农业生产和国防科研以及社会生活中获得了多方面的广泛而重要的应用。因此磁性纳米材料是一个发展前景十分广阔的领域，对其制备、性能及应用的探索已经成为研究的热点。

四氧化三铁(Fe₃O₄)是一种重要的尖晶石类铁氧体，是应用最为广泛的软磁性材料之一，常用作记录材料、颜料、磁流体材料，催化剂，磁性高分子微球和电子材料等，其在生物技术领域和医学领域亦有着很好的应用前景。与普通的Fe₃O₄相比，纳米Fe₃O₄表现出常规Fe₃O₄所不具备的一些特性，如超顺磁性、小尺寸效应和量子隧道效应等，这些特性使得纳米Fe₃O₄的研究备受瞩目。目前，纳米Fe₃O₄新的制备方法的报道虽然很多，但是粒径可控且较小的强磁性纳米Fe₃O₄材料的制备仍然是一个挑战。

河北师范大学陈汝芬等报道了用空气氧化法，在可见光作用下，添加配合剂(EDTA、柠檬酸、酒石酸、谷氨酸)在室温下制备出不同粒径纳米Fe₃O₄(可控粒径纳米Fe₃O₄的制备及其磁性研究，无机化学学报2010年7月第26卷第7期)。中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰等报道了以可溶性三价铁盐和强碱为原料，以十二胺为表面活性剂，以乙二醇作为溶剂，并添加不同剂量的水，在室温下混合，经溶剂热反应后，对产物进行分离、洗涤和干燥，制得四氧化三铁纳米材料(强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法，中国发明专利，专利号：200810036888，公开号：CN101279769)。浙江大学宁波理工学院沈昊宇等报道了将二价铁盐和三价铁盐溶解于水中，在惰性气体保护下，滴加到制备的纳米多孔材料悬浮液中制得纳米多孔磁性复合四氧化三铁材料(一种纳米多孔磁性复合四氧化三铁材料制备方法，中国发明专利，专利号：200610049214，公开号：CN1803634)。华中师范大学艾智慧等报道了采用可溶性三价铁盐为原材料，用乙二醇配置成铁盐溶液，往其中加入醋酸钠和表面活性剂，搅拌均匀后利用微波辐照生成四氧化三铁，产物经过滤和洗涤后空气中常温干燥得到四氧化三铁纳米片材料(一种微波法制备四氧化三铁纳米片的方法，中国发明专利，专利号：200910273073.7，公开号：CN101717122A)。四川大学及成都瑞奇石油化工工程有限公司华伟等报道了以Fe或含Fe的物料和Fe₂O₃或含Fe₂O₃的物料为反应物料，以水或液态油为反应介质，将所述反应物料淹没于反应介质中，在微波辐射下反应生成纳米Fe₃O₄(纳米Fe₃O₄的微波制备方法，中国发明专利，专利号：200910263505.6，公开号：CN101734727A)。

以上所涉及的制备方法，要么需要使用表面活性剂或配合剂，既增加了制备成本，还影响产品的纯度和产量；要么制备过程繁琐，不易控制，反应时间长(数小时或几十小时)，增加了产业化生产周期。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种磁性Fe₃O₄纳米材料的简捷制备方法。工艺简单，原料易得，成本低廉，操作可控，简捷高效、低碳环保，符合实际生产的需要，所制得的纳米材料由于粒径较小，在溶剂中分散高，在催化、生物医药、能源及环境等领域具有良好的应用前景。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。