[发明专利]一种立方体状Fe2

说明书

本发明公开了一种立方体状Fe₂O₃纳米材料及其制备方法，本发明的立方体状氧化铁纳米材料的形貌均一、立方体的边长为150‑200nm；本发明立方体状氧化铁纳米材料的制备方法新颖独特，无需加入表面活性剂，采用去离子水作为溶剂使其生产成本大幅降低，同时对环境友好，反应温度低，适合规模化生产。

技术领域

本发明涉及氧化铁纳米材料技术领域，特别是涉及一种立方体状三氧化二铁纳米材料及其制备方法。

背景技术

Fe₂O₃纳米材料是生产生活中常见的纳米材料。其中，Fe₂O₃纳米材料属于重要的n型半导体材料，具有良好的化学稳定性、超顺磁性、价格低廉且环境友好等优点。目前已经在催化剂、气体传感、锂离子电池及生物医学、涂料、半导体材料等领域获得广泛的应用。Fe₂O₃纳米材料作为锂离子电池负极应用时，具有超过1000mAh/g的理论比容量，是目前商售碳负极材料的3倍。在光催化领域，Fe₂O₃纳米材料，特别是α-Fe₂O₃纳米材料，因具有较窄的带隙宽度 (1.9eV～2.2eV)，可以吸收太阳光谱大部分可见光(～45％)，在光催化领域具有巨大的应用潜力。同时，Fe₂O₃纳米材料是Fenton反应较为优秀的催化剂，能够有效降解水中的染料等污染物。

Fe₂O₃纳米材料在催化剂、气体传感、锂离子电池及生物医学等领域的应用性能与材料的晶体结构、大小、形貌等有着密切的联系。调控制备不同大小、形貌的Fe₂O₃纳米材料对于获得高活性Fe₂O₃纳米材料具有重要意义。

在专利CN107265509A中公开了一种立方体状纳米氧化铁的制备工艺，其是利用九水合硝酸铁溶解在乙二醇中得到前驱体溶液，然后滴加碳酸钾的乙二醇溶液进行沉淀反应，将反应后的混合溶液置于120-180℃温度下水热处理 10-18h，然后将所得沉淀物经洗涤后升温至300-400℃加热处理2-6h，得到所述的立方体状氧化铁。从所制备的立方体状氧化铁的SEM图中可以看出，其所制备的氧化铁粒径较小低于100nm且出现了比较明显的团聚现象，晶体结构不均一。

发明内容

本发明的目的是提供了一种Fe₂O₃纳米材料，该Fe₂O₃纳米材料的形貌呈立方体状，且尺寸均匀，立方体的边长为150-200nm。

本发明的另一目的是提供了该立方体状Fe₂O₃纳米材料的制备方法。

本发明的立方体状Fe₂O₃纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将亚铁盐和铁盐按摩尔比为1:2混合，然后将其充分溶解于蒸馏水中，搅拌0.2-0.5h小时，制得混合溶液；

S2.向步骤S1制得的混合溶液中加入尿素，亚铁盐和铁盐总和与尿素的摩尔比为1:5-10，充分搅拌直至尿素完全溶解；

S3.将步骤S2制得的溶解有尿素的混合溶液进行水热反应，水热反应的温度为120-180℃，反应时间为48-120h，反应结束后自然冷却至室温；

S4.将步骤S3冷却后的混合溶液进行多次离心分离，并采用酒精和去离子水对分离的固体进行洗涤、干燥处理；

S5.将干燥后的固体于300℃-700℃下煅烧2-7h，即得到晶体结构为立方体状的Fe₂O₃纳米材料。