[发明专利]利用废弃花生壳及铁锈通过固相烧结法一步制备Fe3O4/C磁性复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用废弃花生壳及铁锈通过固相烧结法一步制备Fe₃O₄/C磁性复合材料的方法，属于复合功能材料的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：将花生壳和铁锈分别经过清洗、干燥处理后研磨，再将研磨后的花生壳粉料和铁锈粉料按质量比1:2的比例混合研磨1‑2h，取研磨后的混合粉料置于流量为10mL/min的体积百分数为3%H₂/97%Ar还原气氛的烧结炉中，以5℃/min的升温速率升温至550℃并保温30min，然后冷却至室温得到Fe₃O₄/C磁性复合材料。本发明所制得的Fe₃O₄/C磁性复合材料结构优异在染料吸附方面效果显著，且在磁场下可方便分离，可重复利用。另一方面实验所需的条件和仪器简单易得，可实现工业批量化生产。

技术领域

本发明属于复合功能材料的合成技术领域，具体涉及一种利用废弃花生壳及铁锈通过固相烧结法一步制备Fe₃O₄/C磁性复合材料的方法。

背景技术

随着科技地发展，农业生产水平越来越发达，人们把农业废物用作燃料和肥料方面越来越少，农业废物如果不经过妥善的处理将会严重地污染环境。另一方面，铁仍是世界上生产和使用量最多的金属，但是铁在潮湿的环境下容易生锈，世界上每天都有几千吨的钢铁变成废铁，铁锈通常简略用化学式Fe₂O₃·xH₂O表示。本发明中使用废弃的生物材料花生皮作为碳源，和铁锈一起作为原材料通过固相烧结法一步合成Fe₃O₄/C磁性复合材料，不但实现了资源的回收利用，还是一种绿色环保的方法。

Fe₃O₄/C磁性复合材料在化学、材料、物理等众多科技领域有着很大的潜能，在锂电池、药物载体、微波吸收和染料吸附等方面研究的越来越多，扮演着重要的角色^[1-8]。此外，Fe₃O₄/C磁性复合材料为纳米尺寸，有着比固体更短的扩散长度和更大的表面积材料，而磁性又使它可以通过施加的磁场方便地分离，显示出良好的可回收性，可以实现重复利用，在染料吸附方面的应用效果显著。目前常规的制备Fe₃O₄/C磁性复合材料的方法主要是用水热合成法、聚合物的催化热解合成Fe₃O₄/C磁性复合材料，这些制备方法也能够得到目标Fe₃O₄/C磁性复合材料，但是由于步骤较多、周期较长阻碍了放大生产和大规模应用。因此，如何开发一种原料环保、生产路线简便有效的方法，成为制备Fe₃O₄/C磁性复合材料的主要目标，同时做到节省原料成本、保证药品的纯度、绿色无毒是本发明的研究方向。

参考文献：

[1] J H Zhang, B Yan, S Wan, et al. Converting Polyethylene Waste intoLarge Scale One-Dimensional Fe₃O₄@C Composites by a Facile One-Pot Process[J]. ACS Publications, 2013, 52:5708-5712。

[2] C G Han, N Sheng, C Y Zhu, et al. Cotton-assisted combustionsynthesis of Fe₃O₄/C composites as excellent anode materials for lithium-ionbatteries [J]. Materials Today Energy, 2017, 5:187-195。