硫掺杂铁镍氧合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硫掺杂铁镍氧合金及其制备方法。本发明专利技术首次公开的硫掺杂铁镍氧合金的方法能有效提高铁镍氧合金的磁性能（饱和磁化强度为铁镍氧合金的1.3倍），相对现有铁镍氧合金的制备方法，本发明专利技术无需采用软硬模板，得到的产品依然具有好的磁性能；本发明专利技术公开的方法操作简单，无需使用软、硬模板，简化后处理工艺，克服了现有技术工艺参数范围窄，工艺条件苛刻的缺点；并且反应过程无需大型高能耗设备，极易实现大规模工业化生产，具有巨大的市场应用前景和良好的经济社会效益。

【技术实现步骤摘要】
硫掺杂铁镍氧合金及其制备方法
本专利技术涉及一种硫掺杂铁镍氧合金及其制备方法，属于磁性合金材料领域。
技术介绍
铁镍氧合金是一种重要的尖晶石型的软磁材料，具有低矫顽力、高饱和磁化强度等优点，广泛应用于电子器件、信息存储、药物靶向材料、CO2分解、锂离子电池等领域。而优异的磁性能、较高的稳定性、高生物安全性等特性是其在纳米磁流体、催化剂、医用靶向材料等方面应用的基本条件，同时也是拓宽其应用领域的重要参数。由于纳米材料具有独特的物理化学性能，与块体材料相比，其光、电、磁、热等性能有较大的不同。而产物的尺寸、结构、组成和形貌在很大程度上取决于其制备方法。因此近年来对纳米维度的铁镍氧合金的制备技术及性能有了一定的研究。目前制备铁镍氧合金的主要方法有溶胶-凝胶法、柠檬酸盐前驱体法、高能球磨法等。而制备特殊结构、形貌、尺寸的铁镍氧合金，通常有两种方法：一种是使用硬模板法，从空间上限制正在生长的纳米材料的尺寸和形状；另一种则是使用软模板法，来限制材料正在生长的方向和维数。到目前为止，各种不同形貌、结构和性能的铁镍氧合金已被成功合成出来，如纳米立方块、八面体、单分散纳米晶等。这些方法存在工艺复杂、条件苛刻、能耗高、磁性能低、产物纯度不高等缺陷。并且有关用硫离子来掺杂铁镍氧合金，制备出一种特殊形貌的铁镍氧合金，用以提高其磁性能的研究报道至今未见。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硫掺杂铁镍氧合金的制备方法，该方法所用原料价廉易得，成本低，无需采用软硬模板等复杂工序，产物规整度较高，磁性能高。有效的克服了现有技术的不足，具有巨大的市场应用前景和良好的经济社会效益。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种硫掺杂铁镍氧合金的制备方法，包括以下步骤：在室温下，将无机铁盐和无机镍盐溶于水中，形成固体物浓度为0.2～4mol/L的澄清溶液；然后加热溶液至沸腾，再滴加乙二醇；搅拌10～60分钟；升温至110～180℃，通入氧气，继续搅拌10～60分钟；然后滴加质量浓度为3%～60%的水合联氨水溶液，继续搅拌10～60分钟；最后于150～210℃反应2～72小时即得到硫掺杂铁镍氧合金。上述技术方案中，所述无机铁盐为硫酸亚铁铵或者水合硫酸亚铁铵；所述无机镍盐为氯化镍、水合氯化镍、硫酸镍、水合硫酸镍、硝酸镍或水合硝酸镍。将无机铁盐和无机镍盐溶于水中，形成的澄清溶液中固体物为无机铁盐和无机镍盐，两者的总浓度为0.2～4mol/L。上述技术方案中，所述澄清溶液中，铁元素与镍元素摩尔比为（1～9）∶（9～1），即1/9≤Fe/Ni≤9/1。上述技术方案中，所述乙二醇与水的体积比为（0.1～1）∶0.5。上述技术方案中，所述氧气的纯度不低于93%。上述技术方案中，所述水合联氨水溶液滴加速度为2mL/h～50mL/h；滴加乙二醇的速度为4mL/min～6mL/min。水合联氨液体以二聚物形式存在，与水混溶，工业上一般应用水合联氨水溶液。上述技术方案中，还包括提纯，具体为反应结束后，反应液分别经水、乙醇洗涤后，烘干，即得到硫掺杂铁镍氧合金。优选的技术方案中，提纯时，反应液用水、乙醇分别洗涤2～5次；烘干温度为50～80℃。本专利技术的制备方法简单，得到的产品规整度较高，磁性能高，因此本专利技术还公开了根据上述任意一种方法制备得到的硫掺杂铁镍氧合金。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点:（1）本专利技术首次公开的硫掺杂铁镍氧合金的方法能有效提高铁镍氧合金的磁性能（饱和磁化强度为铁镍氧合金的1.3倍），相对现有铁镍氧合金的制备方法，本专利技术无需采用软硬模板，得到的产品依然具有好的磁性能，具有意想不到性。（2）本专利技术公开的方法操作简单，无需使用软、硬模板，简化后处理工艺，克服了现有技术工艺参数范围窄，工艺条件苛刻的缺点；并且反应过程无需大型高能耗设备，极易实现大规模工业化生产，具有巨大的市场应用前景和良好的经济社会效益。附图说明图1为实施例一中硫掺杂铁镍氧合金的EDX谱图；图2为实施例一中硫掺杂铁镍氧合金SEM照片。具体实施方式下面结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：实施例一在室温下，称量摩尔比为8:2的硫酸亚铁铵（8mmol）和氯化镍（2mmol）溶于30mL蒸馏水中，搅拌，形成浓度0.33mol/L的澄清溶液。将上述溶液加热至沸腾，然后以4mL/min的速度缓慢滴加10mL的乙二醇。滴加完全后再搅拌10分钟。然后升温至110℃，设置冷却回流并通入纯度为93%的氧气，搅拌15分钟。将20mL浓度为10%的水合联氨水溶液在1小时内缓慢滴加到上述反应液中，滴加完成后继续搅拌10分钟。将反应液倒入聚四氟乙烯内胆中，放入不锈钢高温高压反应釜中，在180℃下反应5小时，取出后用水、乙醇分别洗涤3次，50℃烘干，即可得到高磁性的硫掺杂铁镍氧合金。附图1为上述硫掺杂铁镍氧合金的EDX谱图；从图中可以看出，铁镍氧合金中铁原子与镍原子的质量比为35∶12.37，硫元素的质量为23.83%，与理论投料比相当。EDX谱图表明，产物为硫掺杂铁镍氧合金。附图2为上述硫掺杂铁镍氧合金SEM照片；从图中可以看出，产物形貌较规则，未见杂质出现，为锥型。产物的宽度为20μm左右，高度为40μm左右。结果表明，采用本专利技术方法得到的硫掺杂铁镍氧合金形貌为锥形，尺寸较均一。实施例二在室温下，称量摩尔比为7:3的硫酸亚铁铵（7mmol）和水合氯化镍（3mmol）溶于45mL蒸馏水中，搅拌，形成浓度为0.22mol/L的澄清溶液。将上述溶液加热至沸腾，然后以4.5mL/min的速度缓慢滴加20mL的乙二醇。滴加完全后再搅拌25分钟。然后升温至160℃，设置冷却回流并通入纯度为94.5%的氧气，搅拌20分钟。将25mL浓度为15%的水合联氨水溶液在2小时内缓慢滴加到上述反应液中，滴加完成后继续搅拌25分钟。将反应液倒入聚四氟乙烯内胆中，放入不锈钢高温高压反应釜中，在190℃下反应12小时，取出后用水、乙醇分别洗涤5次，70℃烘干，即可得到高磁性的硫掺杂铁镍氧合金。实施例三在室温下，称量摩尔比为6:4的水合硫酸亚铁铵（6mmol）和硫酸镍（4mmol）溶于25mL蒸馏水中，搅拌，形成浓度为0.4mol/L的澄清溶液。将上述溶液加热至沸腾，然后以5mL/min的速度缓慢滴加5mL的乙二醇。滴加完全后再搅拌15分钟。然后升温至170℃，设置冷却回流并通入纯度为95%的氧气，搅拌10分钟。将30mL浓度为35%的水合联氨水溶液在5小时内缓慢滴加到上述反应液中，滴加完成后继续搅拌30分钟。将反应液倒入聚四氟乙烯内胆中，放入不锈钢高温高压反应釜中，在210℃下反应3小时，取出后用水、乙醇分别洗涤3次，80℃烘干，即可得到高磁性的硫掺杂铁镍氧合金。实施例四在室温下，称量摩尔比为2:5的硫酸亚铁铵（2mmol）和水合硫酸镍（5mmol）溶于50mL蒸馏水中，搅拌，形成浓度为0.2mol/L的澄清溶液。将上述溶液加热至沸腾，然后以5mL/min的速度缓慢滴加50mL的乙二醇。滴加完全后再搅拌30分钟。然后升温至170℃，设置冷却回流并通入纯度为97%的氧气，搅拌15分钟。将22mL浓度为40%的水合联氨水溶液在4.5小时内缓慢滴加到上述反应液中，滴加完成后继续搅拌45分钟。将反应液倒入聚四氟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫掺杂铁镍合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在室温下，将无机铁盐和无机镍盐溶于水中，形成固体物浓度为0.2～4 mol/L的澄清溶液；然后加热澄清溶液至沸腾，再滴加乙二醇；搅拌10～60分钟；升温至110～180℃，通入氧气，继续搅拌10～60分钟；然后滴加质量浓度为3%～60%的水合联氨水溶液，继续搅拌10～60分钟；最后于150～210℃反应2～72小时即得到硫掺杂铁镍合金；所述无机铁盐为硫酸亚铁铵或者水合硫酸亚铁铵。

【技术特征摘要】
2015.07.02 CN 20151038062981.一种硫掺杂铁镍氧合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在室温下，将无机铁盐和无机镍盐溶于水中，形成固体物浓度为0.2～4mol/L的澄清溶液；然后加热澄清溶液至沸腾，再滴加乙二醇；搅拌10～60分钟；升温至110～180℃，通入氧气，继续搅拌10～60分钟；然后滴加质量浓度为3%～60%的水合联氨水溶液，继续搅拌10～60分钟；最后于150～210℃反应2～72小时即得到硫掺杂铁镍氧合金；所述无机铁盐为硫酸亚铁铵；所述澄清溶液中，铁元素与镍元素摩尔比为（1～9）∶（9～1）。2.根据权利要求1所述硫掺杂铁镍氧合金的制备方法，其特征在于：所述无机镍盐为氯化镍、水合氯化镍、硫酸镍、水合硫酸镍、硝酸镍或水合硝酸镍。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周兴，宋冠宇，
申请(专利权)人：苏州科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32