本发明专利技术涉及一种铁磁性Bi2Fe4O9‑α‑Fe2O3核‑壳结构纳米颗粒的制备方法，其特征在于：首先以末端基团为酯基、羟基或羧基的聚酰胺‑胺（PAMAM）树形分子为模板，采用溶剂热法制得铁磁性纯相Bi2Fe4O9纳米颗粒，再用适量的PAMAM树形分子对Bi2Fe4O9纳米颗粒进行包覆，然后滴加Fe(NO3)3·9H2O溶液，使Fe3+与树形分子配位，将反应液pH调至7～9，将所得磁性沉淀物经过再次溶剂热反应后，得到铁磁性Bi2Fe4O9‑α‑Fe2O3核‑壳结构纳米颗粒。本发明专利技术制备的纳米颗粒分散性好，饱和磁化强度高，光催化活性高，可用作磁性回收可见光催化剂和传感器材料等领域，具有广阔的应用前景。
A ferromagnetic Bi
The present invention relates to a ferromagnetic Bi
【技术实现步骤摘要】
一种铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的制备方法
本专利技术涉及一种铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的制备方法，属材料制备
技术介绍
Bi2Fe4O9是铁酸铋材料中一个重要的相，能带间隙大约为2.1eV，化学稳定性好，能够充分吸收利用可见光，在利用太阳能方面具有优势。Bi2Fe4O9在室温下具有弱铁磁性和良好的光催化活性，能将工业氨氧化为NO，在磁性回收光催化剂领域具有良好的应用前景。Bi2Fe4O9对乙醇和丙酮等气体有非常敏感，还可以作为半导体气敏传感器，是一种性能优良的功能材料。Bi2Fe4O9的形貌、微观结构和尺寸对其光催化性能和磁性能影响很大，小尺寸的纳米颗粒具有更大的比表面积，更强的量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，能表现出更强的光催化剂活性和磁化强度。因此，小尺寸的Bi2Fe4O9纳米颗粒可望成为一种新型的可磁性回收的窄带隙可见光催化剂，在可见光催化领域具有广泛的应用前景。α-Fe2O3纳米粒子具有高稳定性，并且原料价格较低廉，无毒，耐腐蚀，对可见光和紫外光有良好的吸收和屏蔽效应，在催化剂、电光器件，吸光材料、电池材料等领域有广泛的应用前景，如果制得Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒，有望获得性能更加优异的纳米复合材料，但是相关报导还很少。目前，我们已经以PAMAM树形分子为模板，采用溶剂热法制备出了直径在10nm以下的纯相Bi2Fe4O9纳米颗粒，分散性好，在可见光照射下具有高催化活性，具有铁磁性，饱和磁化强度可达18.4emu/g，本专利技术即以此为核，制备出了铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒，在磁性回收可见光催化剂、传感器和存储器材料等领域具有很强的理论意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够制备出铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的方法，使所得Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒具有高磁性回收率、高吸附能力与光催化活性。其
技术实现思路
为：所述的一种铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）铁磁性纯相Bi2Fe4O9纳米颗粒制备：所述的铁磁性纯相Bi2Fe4O9纳米颗粒制备的制备步骤为：将物质的量比为2:1的Fe(NO3)3·9H2O和Bi(NO3)3·5H2O加入到有机溶剂中，边搅拌边缓慢滴加8～10%稀硝酸至Fe(NO3)3·9H2O和Bi(NO3)3·5H2O完全溶解，再加入PAMAM树形分子溶液，采用功率为50W的超声波清洗机震荡5min后，置于室温下搅拌2～4h，使Fe3+和Bi3+与树形分子充分配位后，将搅拌速度调至800转/分以上，加入NaOH水溶液使反应体系的pH值为14，室温下搅拌反应1h后，将反应液转移至水热反应釜中，补充有机溶剂或NaOH水溶液使填充度为70%～75%，密封后将反应釜置于140～150℃的烘箱中，保温18～24h后取出，离心分离，用去离子水将沉淀物洗涤至PH值为中性后，离心后沉淀物即为铁磁性纯相Bi2Fe4O9纳米颗粒。（2）铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的制备：所述的铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的制备步骤为：将步骤（1）所得铁磁性纯相Bi2Fe4O9纳米颗粒分散到有机溶剂中，采用功率为50W的超声波清洗机震荡30min后，滴加浓度为1×10-4～1×10-2mol/L的PAMAM树形分子溶液，搅拌2h以上，得到表面包覆了树形分子的Bi2Fe4O9纳米颗粒，然后滴加Fe(NO3)3·9H2O水溶液，室温下搅拌配位2～4h，将搅拌速度调至800转/分以上，加入浓度为0.01mol/L的NaOH水溶液将反应体系的pH值调至7～9，继续搅拌1h后，将反应液移至水热反应釜中，加入有机溶剂或去离子水使填充度为70%～75%，并将反应体系的pH值调至7～9范围内，密封后将反应釜置于160℃的烘箱中，保温4～8h后取出，磁性分离，用去离子水将磁性沉淀物洗涤至PH值为中性，60℃烘干，即得铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒。所述的一种铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的PAMAM树形分子的代数为4～6代，末端基团为酯基、羟基或羧基，加入量以Fe3+与树形分子的物质的量比为140:1～10:1为标准，树形分子溶液的溶剂为水或乙醇，浓度为1×10-4～1×10-2mol/L；所述步骤（2）中的PAMAM树形分子的末端基团为胺基或酯基，代数为5～6代，其加入量为步骤（1）中所加树形分子的物质的量的10～50倍。所述的一种铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的制备方法，其特征在于：有机溶剂为乙醇或丙酮，反应釜中有机溶剂与水的体积比为1:1～4:1，Fe(NO3)3·9H2O的浓度为0.01～0.1mol/L，步骤（2）中Fe(NO3)3·9H2O的加入量为步骤（1）中所加Fe(NO3)3·9H2O物质的量的1～5倍。所述的一种铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（1）中NaOH溶液的浓度为8～10mol/L，分批加入，第一批加入量不少于体系中反应物Fe(NO3)3·9H2O、Bi(NO3)3·5H2O和硝酸的物质的量的总和，然后滴加至规定pH值。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1、本专利技术采用分散系数接近于1的球形的PAMAM树形分子为模板，采用溶剂热法，先制得Bi2Fe4O9纳米颗粒，然后在颗粒表面吸附包覆一层PAMAM树形分子，并以这些树形分子为模板原位制备了α-Fe2O3纳米颗粒，形成壳层，制得Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒；2、本专利技术采用溶剂热法制备Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒，工艺简单，此颗粒具有高吸附能力和较高的磁性回收性能，在可见光照射下具有高催化活性，可用于磁性回收可见光催化剂和传感器材料等领域。具体实施方式实施例1步骤（1）：铁磁性纯相Bi2Fe4O9纳米颗粒制备：将物质的量比为2:1的Fe(NO3)3·9H2O和Bi(NO3)3·5H2O加入到丙酮中，边搅拌边缓慢滴加浓度为10%的稀硝酸至Fe(NO3)3·9H2O和Bi(NO3)3·5H2O完全溶解，Fe3+的浓度为0.01mol/L，再加入末端基团为酯基的4代PAMAM树形分子水溶液，树形分子的浓度为1×10-2mol/L，加入量以Fe3+与树形分子的物质的量比为10:1为标准，采用功率为50W的超声波清洗机震荡5min后，置于室温下搅拌2h，使Fe3+和Bi3+与树形分子充分配位后，将搅拌速度调至800转/分以上，加入8mol/L的NaOH水溶液使反应体系的pH值为14，室温下搅拌反应1h后，将反应液转移至水热反应釜中，补充丙酮或8mol/L的NaOH水溶液，使填充度为75%，丙酮与水的体积比为1:1，密封后将反应釜置于150℃的烘箱中，保温18h后取出，离心分离，用去离子水将沉淀物洗涤至PH值为中性，离心后沉淀物即为铁磁性纯相Bi2Fe本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁磁性Bi
【技术特征摘要】
1.一种铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）铁磁性纯相Bi2Fe4O9纳米颗粒制备：所述的铁磁性纯相Bi2Fe4O9纳米颗粒制备的制备步骤为：将物质的量比为2:1的Fe(NO3)3·9H2O和Bi(NO3)3·5H2O加入到有机溶剂中，边搅拌边缓慢滴加8～10%稀硝酸至Fe(NO3)3·9H2O和Bi(NO3)3·5H2O完全溶解，再加入PAMAM树形分子溶液，采用功率为50W的超声波清洗机震荡5min后，置于室温下搅拌2～4h，使Fe3+和Bi3+与树形分子充分配位后，将搅拌速度调至800转/分以上，加入NaOH水溶液使反应体系的pH值为14，室温下搅拌反应1h后，将反应液转移至水热反应釜中，补充有机溶剂或NaOH水溶液使填充度为70%～75%，密封后将反应釜置于140～150℃的烘箱中，保温18～24h后取出，离心分离，用去离子水将沉淀物洗涤至PH值为中性后，离心后沉淀物即为铁磁性纯相Bi2Fe4O9纳米颗粒；（2）铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的制备:所述的铁磁性Bi2Fe4O9-α-Fe2O3核-壳结构纳米颗粒的制备步骤为：将步骤（1）所得铁磁性纯相Bi2Fe4O9纳米颗粒分散到有机溶剂中，采用功率为50W的超声波清洗机震荡30min后，滴加浓度为1×10-4～1×10-2mol/L的PAMAM树形分子溶液，搅拌2h以上，得到表面包覆了树形分子的Bi2Fe4O9纳米颗粒，然后滴加Fe(NO3)3·9H2O水溶液，室温下搅拌配位2～4h，将搅拌速度调至800转/分以上，加入浓度为0.01mol/L的NaOH水溶液将反应体系...
【专利技术属性】
技术研发人员：丛日敏，于怀清，杨赞中，王卫伟，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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