[发明专利]一种铁基复合磁性纳米粒子的制备方法

说明书

本发明属于功能材料技术领域，具体为一种铁基复合磁性纳米粒子的制备方法。本发明提出的方法是将氯化亚铁、氯化铁、水合肼、硫氰酸铵、聚乙二醇4000、酞菁铜四磺酸四钠盐及乙二胺四乙酸二钠加入水中，在高压釜中加热，常压将水蒸发干，固体再高温烧结，球磨粉碎，得铁基复合磁性纳米粒子。该铁基复合磁性纳米粒子的饱和磁矩达140emu/g以上，高于块体Fe₃O₄磁性的1.5倍。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体为一种铁基复合磁性纳米粒子的制备方法。

背景技术

能对磁场作出某种方式反应的材料称为磁性材料，按照物质在外磁场中表现出来磁性的强弱，可将其分为抗磁性物质、顺磁性物质、铁磁性物质、反铁磁性物质和亚铁磁性物质。对于磁性材料来说，磁化曲线和磁滞回线是反映其基本磁性能的特性曲线。铁磁性材料一般是Fe，Co，Ni元素及其合金，稀土元素及其合金。

传统制备磁性纳米Fe₃O₄的方法主要有沉淀法、水热（溶剂热）法、微乳化法、溶胶-凝胶法。新兴的制备方法如微波法、热解羰基前躯体法、超声法、空气氧化法、热解-还原法、多元醇还原法等正逐渐成为学者们研究的热点。在相关制备Fe₃O₄的方法中，新型的表面活性剂、制备体系也都有所突破。表面活性剂已经不仅仅局限于SDS、PEG、CTAB、柠檬酸、油酸等，制备体系也相继出现乙醇-水体系、正丙醇-水、丙二醇-水体系等。

李凤艳等为提高空气气氛下阳离子改性的四氧化三铁（Fe₃O₄）的结构与性能，进一步优化了聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）改性的Fe₃O₄的制备工艺。利用X射线衍射仪、粒度分析仪、透射电子显微镜、振动样品磁强计等进行表征与测试，研究了利用化学共沉淀法制备Fe₃O₄纳米粒子的过程中，PDDA在Fe₃O₄晶粒成型的不同阶段进行改性对最终产品质量的影响。结果表明：当PDDA在Fe₃O₄晶粒成型后直接进行改性，其包覆厚度适宜，包覆率约为2.01%;包覆外观均匀，表现为Fe₃O₄纳米粒子均匀分散于PDDA中;得到的磁性复合纳米粒子磁性最强，可高达3.47×10⁵A/m。（纺织学报，2017年，8：81-85）

王功瑞等研究纳米尺寸磁性颗粒常温液相合成化学及其颗粒外层氧化稳定性控制工艺和机理。以二价和三价混合铁盐和硫化钠（Na₂S）为原料，氨水为沉淀剂，用化学沉积的方法制备了稳定的四氧化三铁（Fe₃O₄）纳米颗粒，并通过XRD、TEM和振动磁强计对磁性颗粒进行了表征。结果表明，所合成的纳米Fe₃O₄颗粒纯度高、抗氧化性能好，颗粒形状为近圆形的多边形，粒径10-15nm。干燥过程不影响颗粒的纯度和粒度。在对颗粒进行了有机表面改性后，颗粒表面为亲油性。磁性检测结果显示，作分散用的表面活性剂会影响颗粒的磁学性能，样品S2的磁化强度达到21.67A/m，剩余磁化强度达到1.43A/m，保磁力达到17.00Gs。提出了单颗粒表面多层微观结构功能性和稳定性控制机理模型，对氧化防止和防团聚本质问题进行了分析（化工新型材料，2017，5：194-196）。

杭州电子科技大学发明了一步法制备多孔四氧化三铁磁性纳米微球的方法，该方法以聚乙烯亚胺为封端剂，通过溶剂热反应一步法制备得到多孔Fe₃O₄纳米微球，无需额外的模板剂与模板去除步骤。聚乙烯亚胺封端剂可控制晶粒生长与堆积结构从而调控磁性微球的孔结构与比表面积，同时晶粒上附着的聚乙烯亚胺拥有丰富的胺基，对重金属具有很强的螯合能力（CN106745317A ）。