專利名稱：一種四氧化三鐵納米片的制備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種片狀、超順磁性納米粒子，具體涉及一種四氧化三鐵納米片的制備方法。
背景技術：
磁性四氧化三鐵納米粒子因其具有特殊的超順磁性、高矯頑力、低居里溫度、寬頻帶強吸收等性能，廣泛地應用在隱身吸波材料、磁記錄材料、磁制冷材料、磁記憶材料、磁控傳感器、微波通訊器件、磁懸浮列車、液磁馬達和磁共振成像技術等領域。研究發現，當粒子尺寸達到納米級時，該粒子的性質不僅僅受到顆粒尺寸的影響，而且還和粒子的形狀密切相關。例如，通過對其結構和長徑比的控制，可以容易地調節四氧化三鐵納米線的易磁化方
向，提高其矯頑力和剩磁比，有助于解決其在磁記錄中由于記錄單元的尺寸變小而帶來的超順磁性問題。因此，對磁性四氧化三鐵納米顆粒的形狀控制成為了近年來研究的熱點問題。片狀四氧化三鐵納米顆粒具有獨特的形狀各向異性、特殊的超順磁性和較高的飽和磁化強度，可以廣泛應用在磁靶向治療、磁誘導基因轉染、核磁成像以及磁熱治療等生物醫學方面。目前合成片狀磁性納米粒子的方法主要有物理和化學方法，物理方法包括電子束蝕刻、光刻、激光燒蝕法、激光沉積法、蒸發冷凝法、電弧放電法和機械粉碎法等，其中機械粉碎法最為代表，該方法是將大尺寸的磁性粒子長時間研磨再分散，比如walser等人利用高能球磨法制備了長徑比大于50的薄片狀亞微米級鐵粉。這種方法優點是便于操作，缺點是產物粒度分布較寬，需時較長，耗能大，而且易引入雜質等等缺點。化學合成方法主要包括共沉淀法、高溫分解法、高溫水解法、微乳液法、水熱法、超聲化學法等，雖然這些方法比較簡單，但是這些方法一般步驟比較多、工藝復雜、生長周期長，而且獲得的納米粒子產率不高、飽和磁化強度低、超順磁效果不好。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種工藝簡單、產率高、修飾容易、超順磁性高的四氧化三鐵納米片的制備方法。本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發明是一種四氧化三鐵納米片的制備方法，其特點是，其步驟如下
(O將適量的乙二醇加入反應釜內，進行磁力攪拌；然后將重量比為3. 5(Γ4. O 1
4.8^5. 2的FeCl3*6H20、FeCl2*4H20和表面活性劑加入在乙二醇中，使其混合均勻；所述的表面活性劑選自檸檬酸、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙二胺PEI、十二烷基磺酸鈉SDS中的任意一種或幾種組成的混合物；
(2)緩慢加入強堿到混合溶液中；混合溶液攪拌2 12小時后，取出攪拌子，然后將反應釜放入鐵殼中，封閉好置入18(T20(TC恒溫烘箱中，反應12 48小時；所述的強堿選自LiOH、NaOH或者KOH中的一種或幾種組成的混合物；強堿與FeCl2*4H20的重量比為20 70 1 ；(3)待反應釜自然冷卻到室溫，取出用無水乙醇離心，經離心清洗至粒子干凈，常溫干燥得到四氧化三鐵納米片成品。本發明所述的制備方法技術方案中所述的FeCl3*6H20、FeCl2*4H20和表面活性劑的重量比優選為3. 71 1 :5;強堿與FeCl2*4H20的重量比優選為22. 5:1。步驟(I)中所述的FeCl3*6H20與乙二醇的重量體積比優選為3. 71g :7(Tl00ml，進一步優選為3. 71g :80ml。與現有技術相比，本發明方法具有以下優點
I.采用該方法制備四氧化三鐵片的原料成本低廉，工藝簡單，該制備方法即溶劑熱合成法，方法簡單，容易操作，生產過程可靠，重復性好。2.采用本發明方法所所得到的四氧化三鐵納米片，直徑達到3(Γ120納米，厚度保持在5 10納米左右，具有超順磁性。
圖I為實驗I制備的四氧化三鐵納米片的透射電鏡照片，尺度分布在50納米之間；
圖2為實驗I制備的四氧化三鐵納米片的常溫磁滯回線譜 圖3為實驗2制備的四氧化三鐵納米片的透射電鏡照片，尺度分布在100納米之間。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例I，一種四氧化三鐵納米片的制備方法，其步驟如下
(O將適量的乙二醇加入反應釜內，進行磁力攪拌；然后將重量比為3. 50 1 4. 8的FeCl3*6H20、FeCl2*4H20和表面活性劑加入在乙二醇中，使其混合均勻；所述的表面活性劑選自檸檬酸、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙二胺PEI、十二烷基磺酸鈉SDS中的任意一種；
(2)緩慢加入強堿到混合溶液中；混合溶液攪拌2小時后，取出攪拌子，然后將反應釜放入鐵殼中，封閉好置入180°C恒溫烘箱中，反應12小時；所述的強堿選自Li0H、Na0H或者KOH中的一種；強堿與FeCl2*4H20的重量比為20 1 ；
(3)待反應釜自然冷卻到室溫，取出用無水乙醇離心，經離心清洗至粒子干凈，常溫干燥得到四氧化三鐵納米片成品。實施例2，一種四氧化三鐵納米片的制備方法，其步驟如下
(O將適量的乙二醇加入反應釜內，進行磁力攪拌；然后將重量比為4. O 1 5. 2的FeCl3*6H20、FeCl2*4H20和表面活性劑加入在乙二醇中，使其混合均勻；所述的表面活性劑選自檸檬酸、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙二胺PEI、十二烷基磺酸鈉SDS中的任意2種或3種或全4種組成的混合物，比例按需要選定；
(2)緩慢加入強堿到混合溶液中；混合溶液攪拌12小時后，取出攪拌子，然后將反應釜放入鐵殼中，封閉好置入200°C恒溫烘箱中，反應48小時；所述的強堿選自Li0H、Na0H或者KOH中的2種或3種組成的混合物，比例按需要選定；強堿與FeCl2*4H20的重量比為22. 5 I ;
(3)待反應釜自然冷卻到室溫，取出用無水乙醇離心，經離心清洗至粒子干凈，常溫干燥得到四氧化三鐵納米片成品。
實施例3，一種四氧化三鐵納米片的制備方法，其步驟如下
(O將適量的乙二醇加入反應釜內，進行磁力攪拌；然后將重量比為3.71 1 5的FeCl3*6H20、FeCl2*4H20和表面活性劑加入在乙二醇中，使其混合均勻；所述的表面活性劑選自檸檬酸、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙二胺PEI、十二烷基磺酸鈉SDS中的任意一種；
(2)緩慢加入強堿到混合溶液中；混合溶液攪拌8小時后，取出攪拌子，然后將反應釜放入鐵殼中，封閉好置入190°C恒溫烘箱中，反應24小時；所述的強堿選自Li0H、Na0H或者KOH中的一種；強堿與FeCl2.4H20的重量比為70 1 ；
(3)待反應釜自然冷卻到室溫，取出用無水乙醇離心，經離心清洗至粒子干凈，常溫干燥得到四氧化三鐵納米片成品。實施例4，實施例I或2或3所述的制備方法的步驟(I)中所述的FeCl3*6H20與乙二醇的重量體積比為3. 71g :70ml。實施例5，實施例I或2或3所述的制備方法的步驟(I)中所述的FeCl3*6H20與乙二醇的重量體積比為3. 71g :100ml。實施例6，四氧化三鐵納米片的制備實驗I :在8ml乙二醇中分別加入O. 371克FeCl3.冊20、0· I克FeCl2*4H20和O. 5克聚乙烯吡咯烷酮，使其混合均勻，緩慢加入2. 25克NaOH到混合溶液中，攪拌2小時后將其放入反應釜中，在190°C條件下晶化24小時，待反應釜自然冷卻到室溫，取出用無水乙醇離心經離心清洗至粒子干凈，常溫干燥得到直徑為30納米左右的四氧化三鐵納米片。參照圖1，圖2。實施例7，四氧化三鐵納米片的制備實驗2 :在8ml乙二醇中分別加入O. 371克FeCl3*6H20、0. I克FeCl2*4H20和O. 5克聚乙烯吡咯烷酮，使其混合均勻，緩慢加入6. 75克NaOH到混合溶液中，攪拌2小時后將其放入反應釜中，在190°C條件下晶化24小時，待反應釜自然冷卻到室溫，取出用無水乙醇離心經離心清洗至粒子干凈，常溫干燥得到直徑為100納米左右的四氧化三鐵納米片，參照圖3。實施例8，四氧化三鐵納米片的制備實驗3 :在8ml乙二醇中分別加入O. 371克FeCl3.冊20、0· I克FeCl2*4H20和O. 5克聚乙烯吡咯烷酮，使其混合均勻，緩慢加入2. 25克NaOH到混合溶液中，攪拌12小時后將其放入反應釜中，在190°C條件下晶化24小時，待反應釜自然冷卻到室溫，取出用無水乙醇離心經離心清洗至粒子干凈，常溫干燥得到直徑為70納米左右的四氧化二鐵納米片。·
權利要求
1.一種四氧化三鐵納米片的制備方法，其特征在于，其步驟如下 (O將適量的乙二醇加入反應釜內，進行磁力攪拌；然后將重量比為3. 5(Γ4. O 1 4. 8^5. 2的FeCl3*6H20、FeCl2*4H20和表面活性劑加入在乙二醇中，使其混合均勻；所述的表面活性劑選自檸檬酸、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙二胺PEI、十二烷基磺酸鈉SDS中的任意一種或幾種組成的混合物； (2)緩慢加入強堿到混合溶液中；混合溶液攪拌2 12小時后，取出攪拌子，然后將反應釜放入鐵殼中，封閉好置入18(T20(TC恒溫烘箱中，反應12 48小時；所述的強堿選自LiOH、NaOH或者KOH中的一種或幾種組成的混合物；強堿與FeCl2*4H20的重量比為20 70 1 ； (3)待反應釜自然冷卻到室溫，取出用無水乙醇離心，經離心清洗至粒子干凈，常溫干燥得到四氧化三鐵納米片成品。
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述的FeCl3*6H20、FeCl2*4H20和表面活性劑的重量比為3. 71 1 5 ;強堿與FeCl2*4H20的重量比為22. 5 :1。
3.根據權利要求I或2所述的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的FeCl3^H2O與乙二醇的重量體積比為3. 71g :7(Tl00ml。
全文摘要
本發明是一種四氧化三鐵納米片的制備方法，其步驟包括將可溶性的鐵離子鹽溶解于乙二醇中，然后加入表面活性劑以及強堿溶液，通過溶劑熱合成后得固體粒子，經蒸餾水和無水乙醇反復洗滌以及室溫干燥后，得到四氧化三鐵納米片。本發明具有工藝簡單、重復性好、產率高和修飾容易的特點，本發明所得到的納米片為四氧化三鐵，形貌為二維片狀，平均尺寸在30到120納米，具有超順磁性。
文檔編號C01G49/08GK102936050SQ20121048629
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者蔣云翔, 董文飛, 江征平 申請人:江蘇永凱化學有限公司