[发明专利]一种棒状尖晶石型铁氧体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性材料的制备方法，特别是涉及一种通过浸渍过程在硬模板表面沉积金属盐制备棒状尖晶石型铁氧体磁性粉体的方法。

背景技术

尖晶石型铁氧体MFe₂O₄是一种工作频率高、磁谱特性好的磁性材料，在磁芯轴承、信息储存、生物医药、微波吸收、催化技术和磁流体上有着广泛的应用。铁氧体纳米颗粒化学组成、颗粒形貌及大小对铁氧体的磁性能及应用有重要影响。阳离子M（M=Zn²⁺、²⁺、Co²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺等）种类繁多，当其进入尖晶石型MFe₂O₄结构时，就有不同类型的纳米铁氧体材料。这些不同类型的尖晶石型磁矩大小不同，因此磁晶各向异性和饱和磁化强度不同。铁氧体形貌由三维向二维，甚至向一维方向发展，可得到不同形状各向异性的铁氧体。D.E.Zhang等采用溶胶凝胶自蔓延的方法，借助软模板PEG-400，制备了棒状的NiFe₂O₄，其直径和长径比分别约为80nm和12，其矫顽力(Hc)在室温条件下明显大于采用溶胶凝胶法制备的不规则及近球状纳米NiFe₂O₄。(D.E.Zhang,X.J. Zhang.etal. J.Magn. Magn.Mater. 2005,292:79-82)  Chao Liu以十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，用甲苯和水的反相微乳胶团制得颗粒尺寸为4-14nm的MnFe₂O₄纳米颗粒，其Hc在临界温度及在20K温度下均随颗粒尺寸的增加而增加。(ChaoLiu,Z.John Zhang.Chem.Mater., 2001,13(6):2092 )

尖晶石型铁氧体的常用制备方法主要化学共沉淀法、溶胶凝胶法、水热法、球磨法、微乳液法、熔盐法等，其中用于一维尖晶石型铁氧体的制备方法主要为下述几种。一、水热法。指在密闭容器中将原始混合物溶于水中，对反应体系加热加压，实现晶体的生长的一种方法。通常难溶或不溶的物质溶解、重结晶。其优点是粒子不团聚，颗粒分散性好，结晶度好，产物纯度高。可通过控制实验条件来制备所需粒径、形貌和化学组成的铁氧体纳米材料。缺点是要求原料纯度高，成本高，且工艺较复杂。虽然可制备出纳米级一维棒状尖晶石型铁氧体，但颗粒通常为纳米级的球状或近二维形貌(Zhu Z R, Zhao Q D, Li X Y.Chem.Eng.J., 2012, 203: 43-51)。二、溶胶-凝胶方法。溶胶-凝胶法是将金属有机盐和无机盐水解、聚合，形成溶胶，蒸发溶剂形成凝胶，干燥后得到干凝胶，高温焙烧后得到最终产物。该法优点是产物颗粒细且分散均匀，工艺简单，反应周期短。缺点是反应条件不易控制，对外界条件要求较高，且可能生成其他晶相，成本较高，反应条件苛刻，不适合工业化生产。颗粒大部分为纳米级片状或近三维形貌，少部分为纳米级的一维棒状尖晶石铁氧体(Guo L P, Shen X Q, Song F Z.etal., Mater.Chem.Phys.2011, 129: 943-947)。三、微乳液法。两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成由表面活性剂、助表面活性剂、溶剂和水(或水溶液)组成的分散体系。其优点是通过调整表面活性剂与水的比例可以有效的控制微粒的粒径、分布。不足是有机溶剂的后处理困难，生产成本高，不易得到纯净物，所制备的颗粒通常为纳米级的球状或近二维形貌(冯光峰, 黎汉生.材料导报, 2007, 21(5): 36) 。四、化学沉淀-局部规整法。该法具备化学沉淀法的优点，也展现出了其他方法不能取代的独特优势，即通过特定形貌的反应物可控合成特定形貌的产物。因此，终产物铁氧体的形貌能够加以控制且产物的纯度较高。该法的缺点是受一维模板及沉淀条件影响较大，制备过程中可能产生分层现象，沉淀物组成与起始投料组成可能存在一定偏差(曹晓晖, 孟锦宏, 董鸿飞等. 中国专利. 201010512661.4)。

基于尖晶石型铁氧体的研究现状，提出一种简单、低成本、工业化可能性高的合成一维棒状尖晶石型铁氧体的制备方法，对于提高尖晶石型铁氧体的性能及拓展其应用，具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种棒状尖晶石型铁氧体的制备方法，该方法是以针状或棒状无机物为硬模板，通过浸渍过程在硬模板表面沉积金属盐得到前驱体，焙烧后得到尖晶石型铁氧体磁性粉体。

本发明是通过下属技术方案实现的：