[发明专利]多形貌纳米铁酸锌的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米无机非金属材料领域，具体涉及多形貌纳米铁酸锌的制备方法。

背景技术

近年来，纳米铁酸锌（ZnFe₂O₄）材料被广泛用于磁性材料、新能源材料、隐身材料、环境材料等领域范围，是一种重要的功能材料。根据众多研究报道，形貌是影响纳米ZnFe₂O₄磁学性能、吸波性能、吸附性能、催化性能、电化学性能的重要影响因素，因此大量研究都集中在制备不同形貌的纳米 ZnFe₂O₄。

目前，在众多纳米 ZnFe₂O₄的制备方法中，共沉淀法、固相法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、模板法、静电纺丝法等占有较重要的地位。例如： 申请号为201010512661.4的发明专利申请采用化学共沉淀-局部规整法制备了棒状ZnFe₂O₄，并指出该材料可用于磁性材料领域；《危险材料杂志》(Journal of Hazardous Materials, 2013, 250-251: 229-237)利用溶剂热法制备了球状ZnFe₂O₄，并指出该材料可用作吸附材料领域；《材料快报》(Materials Letters, 2006, 60: 154-158)利用模板法制备了纳米线状ZnFe₂O₄，并指出该材料可用作磁性材料领域；《应用材料与界面》(ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, 2013, 5: 5461-5467)利用静电纺丝法制备了纤维状ZnFe₂O₄，并指出该材料可以用作为锂离子电池的阳极材料应用在新能源材料领域；《西南科技大学学报》(西南科技大学学报, 2009, 24: 16-22)采用固相法制备了棒状ZnFe₂O₄，并指出该材料可用作光催化领域。

可以看出，形貌对ZnFe₂O₄的性能有着重要影响，不同形貌的ZnFe₂O₄可以应用在不同领域范围内。然而，现有方法均只能制得一种形貌的产物，不能有效控制形貌的变化，如需得到多种形貌的ZnFe₂O₄，则需采用不同的方法、设备制造，操作及其不便，严重限制了ZnFe₂O₄的工业化应用和生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供不同形貌纳米铁酸锌的制备方法，可以通过原料配比的控制和热处理工艺的调控获得具有球状、纤维状、链珠状和棒状形貌的纳米铁酸锌，并且制备方法简单、操作便捷、成本低廉，适用于大规模工业化生产。

一种多形貌纳米铁酸锌的制备方法，包括如下步骤：

（1）将金属盐和有机线性高分子聚合物加入到溶剂中，搅拌均匀，得混合溶液；

（2）将所述混合溶液进行静电喷涂，得到前驱体； 

（3）将前驱体以预烧升温速率升温至350~500℃并保温2~4h，然后再以煅烧升温速率升温至700~1000℃并保温1~5h，自然冷却，得到纳米ZnFe₂O₄。

所述金属盐为硝酸盐、氯化盐、乙酸盐和乙酰丙酮盐中的一种或两种以上。

所述有机线性高分子聚合物为聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。

所述溶剂为乙醇、水或N,N-二甲基甲酰胺。

所述混合溶液中金属盐的质量百分含量为5~13%、有机线性分子聚合物的质量百分含量为3~12%，预烧升温速率为1~5℃/min时，得到纳米球状的铁酸锌；所述混合溶液中金属盐的质量百分含量为5~13%、有机线性分子聚合物的质量百分含量为13~20%，预烧升温速率为1~5℃/min时，得到纳米纤维状的铁酸锌；所述混合溶液中金属盐的质量百分含量为14~17%，所述有机线性分子聚合物的质量百分含量为13~20%，预烧升温速率为1~5℃/min时，得到纳米链珠状的铁酸锌；所述混合溶液中金属盐的质量百分含量为5~13%，有机线性分子聚合物的质量百分含量为13~20%，预烧升温速率为7~10℃/min时，得到纳米棒状的铁酸锌。

所述煅烧升温速率为1~5℃/min。