尺寸可调的羟基氧化铁纳米粒子及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种尺寸可调的羟基氧化铁纳米粒子及其制备方法，该制备方法中通过控制反应时间以及反应体系的pH值的变化，进而得到尺寸不同的羟基氧化铁(FeOOH)纳米粒子。该制备方法包括：先将铁盐、溶于溶剂中制得溶液；接着将羧酸盐、碱性物质同时加入所述溶液中；再向所述溶液中加入尿素以制得混合液；最后将所述混合液进行加热处理、自然冷却即制得所述羟基氧化铁纳米粒子。

Size adjustable hydroxyl ferric oxide nano particle and preparation method thereof

The invention discloses a preparation method of hydroxyl iron oxide nanoparticles and a size adjustable, the preparation of changes by controlling the reaction time and pH value of the reaction system method, and get the size of iron oxide (FeOOH) nanoparticles with different hydroxyl groups. The preparation method comprises the following steps: first, ferric salt is dissolved in solvent to prepare solution; then the carboxylic acid salt, alkaline substances while adding the solution to the solution; then adding urea to prepare the mixture; finally the mixture heating and natural cooling to obtain the hydroxyl iron oxide nanoparticles.

【技术实现步骤摘要】
尺寸可调的羟基氧化铁纳米粒子及其制备方法
本专利技术涉及无机纳米材料领域，具体地，涉及尺寸可调的羟基氧化铁纳米粒子及其制备方法。
技术介绍
目前，大多数合成的羟基氧化铁(FeOOH)纳米粒子为梭形，其尺寸难以控制，且比表面积远不如圆球的纳米粒子大。FeOOH纳米材料的制备方法主要有氯化铁水解法、氯化亚铁空气氧化法和水热水解法，以及通过表面活性剂组装和水热强迫水解法共同作用。而这些方法均利于向棒状或者梭形生长。我们合成的羟基氧化铁，由无数个极小的粒子逐渐堆积而成，堆积成球状，极大地增加了它的比表面积。而作为无机纳米粒子，其粒子的形状和比表面积对纳米粒子的应用起到关键性的影响。且圆球形的FeOOH纳米粒子的合成方法报道甚少，且其尺寸可调更是鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种尺寸可调的羟基氧化铁纳米粒子及其制备方法，该制备方法中通过先将铁盐水解，接着加入羧酸盐以提供带羧基与铁离子结合；同时，加入碱性物质以调节溶液的pH值，最后加入尿素使得体系呈碱性，最后进行加热、冷却和纯化得到羟基氧化铁(FeOOH)纳米粒子。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种种尺寸可调的羟基氧化铁纳米粒子的制备方法，其中，所述制备方法包括：先将铁盐、溶于溶剂中制得溶液；接着将羧酸盐、碱性物质同时加入所述溶液中；再向所述溶液中加入尿素以制得混合液；最后将所述混合液进行加热处理、自然冷却即制得所述羟基氧化铁纳米粒子。本专利技术还提供了一种由上述制备方法制得的尺寸可调的羟基氧化铁纳米粒子。通过上述技术方案，本专利技术中选择先将铁盐水解，然后加入羧酸盐，利用羧酸根带负电荷使其与铁离子结合，再利用碱性物质以调节体系的pH，接着将尿素加入到体系中进行水解以使得体系呈碱性；最后进行加热处理，冷却、离心纯化后制得的沉淀物即为羟基氧化铁纳米粒子。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是检测例2的表征结果图；图2是检测例1中对A6的透射电镜表征图；图3是检测例1中对A6的高分辨透射电镜表征图；图4是检测例1中对A1-A9的透射电镜表征图；图5是检测例1中对A10-A18的透射电镜表征图；图6是检测例3的表征结果中Fe2p轨道的能谱图；图7是检测例3的表征结果中O1s轨道的能谱图；图8是检测例4的表征结果图；图9是检测例5的表征结果图；图10是对比例1制得的B1的透射电镜表征图；图11是对比例2制得的B2的透射电镜表征图；图12是对比例3制得的B3的透射电镜表征图；图13是对比例4制得的B4的透射电镜表征图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术中，提供了一种尺寸可调的羟基氧化铁纳米粒子的制备方法，该制备方法包括：先将铁盐、溶于溶剂中制得溶液；接着将羧酸盐、碱性物质同时加入所述溶液中；再向所述溶液中加入尿素以制得混合液；最后将所述混合液进行加热处理、自然冷却、离心纯化后即制得所述羟基氧化铁纳米粒子。在上述的制备方法中，所述铁盐、溶剂、羧酸盐和尿素的重量配比可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高羟基氧化铁纳米粒子的制备产率，优选地，所述铁盐、溶剂、羧酸盐和尿素的重量配比为1-9：104：10-15：12-48。本专利技术中，所用的铁盐可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高羟基氧化铁纳米粒子的制备产率，优选地，所述铁盐为氯化高铁、硫酸亚铁或氯化亚铁。在具体的实施方式中，所用的溶剂种类可以在很宽的范围内选择，但是为了促进铁盐的水解即促进三价铁水解成氢氧化铁与氢离子，优选地，所述溶剂为水、乙二醇或二甘醇的一种或多种。在本专利技术中，羧酸盐的加入是为了给体系提供羧酸根离子以与铁离子结合，故羧酸盐可以在很宽的范围内选择，但是为了提高羟基氧化铁纳米粒子的制备产率，优选地，所述羧酸盐为柠檬酸钠、醋酸钠或酒石酸钠中的一种或多种。在具体实施方式中，利用碱性物质对体系的pH进行调节，所用的碱性物质可以在宽的范围内进行选择，但是为了更有利于体系pH的调节，优选地，所述碱性物质为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾或氨水中的至少一者；或者，所述碱性物质为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水中的至少一者。在本专利技术中，体系的pH值可以控制在很宽的范围内，但是为了进一步提高羟基氧化铁纳米粒子的制备产率，优选地，在添加所述碱性物质后，体系的pH为4.0-8.0。另外，本专利技术中制备过程中的加热处理的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高羟基氧化铁纳米粒子的制备产率和反应速率，优选地，所述加热处理的温度为110-125℃，时间为6-30h。本专利技术中还提供了一种由上述制备方法制得的尺寸可调的羟基氧化铁纳米粒子；且所述羟基氧化铁纳米粒子为圆球形，并且所述羟基氧化铁纳米粒子的粒径为2-90nm。以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述。以下实施例中，扫描电镜图是通过日本HITACHI公司S-480型号的扫描电镜测试得到；透射电镜图是通过日本HITACHI公司HT-7700型号的透射电镜测试得到；X射线光电子能谱图(XPS)是通过美国PerkinElmer公司PHI5600型号的X射线光电子能谱仪测试得到；傅里叶红外光谱图(FT-IR)是通过美国PerkinElmer公司PE-983型号的傅里叶红外光谱仪测试得到；X射线粉末衍射图(XRD)通过日本岛津生产的XRD-7000型号的X射线粉末衍射仪测试得到。原料氯化高铁为购于上海国药集团化学试剂有限公司的市售品；柠檬酸钠为上海凌峰化学试剂有限公司的市售品；尿素为Sigma-Aldrich试剂有限公司的市售品；氢氧化钠为上海国药集团化学试剂有限公司的市售品。实施例1先将氯化高铁(六水合氯化铁)、加入到水中制得溶液；接着将柠檬酸钠、氢氧化钠同时加入所述溶液中(将溶液的pH调节至4.0)；再向所述溶液中加入尿素以制得混合液；最后将所述混合液在120℃加热6h，自然冷却、后，将所得羟基氧化铁与异丙醇按体积比为1：3混合，在转速为10000转下离心10分钟进行纯化，所得沉淀分散于等体积的水中，即制得所述羟基氧化铁纳米粒子，记为A1；其中，所用的氯化高铁、水、柠檬酸钠和尿素的重量配比为5：104：10：30。实施例2按照实施例1的方法制得羟基氧化铁纳米粒子，记为A2；不同的是在120℃下加热10h。实施例3按照实施例1的方法制得羟基氧化铁纳米粒子，记为A3；不同的是在120℃下加热14h。实施例4按照实施例1的方法制得羟基氧化铁纳米粒子，记为A4；不同的是在120℃下加热18h。实施例5按照实施例1的方法制得羟基氧化铁纳米粒子，记为A5；不同的是在120℃下加热20h。实施例6按照实施例1的方法制得羟基氧化铁纳米粒子，记为A6；不同的是在120℃下加热24h。实施例7按照实施例1的方法制得羟基氧化铁纳米粒子，记为A7；不同的是在120℃下加热26h。实施例8按照实施例1的方法制得羟基氧化铁纳米粒子，记为A8；不同的是在120℃下加热28h。实施例9按照实施例1的方法制得羟基氧化铁纳米粒子，记为A9；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尺寸可调的羟基氧化铁纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：先将铁盐、溶于溶剂中制得溶液；接着将羧酸盐、碱性物质同时加入所述溶液中；再向所述溶液中加入尿素以制得混合液；最后将所述混合液进行加热处理、自然冷却、离心纯化后即制得所述羟基氧化铁纳米粒子。

【技术特征摘要】
1.一种尺寸可调的羟基氧化铁纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：先将铁盐、溶于溶剂中制得溶液；接着将羧酸盐、碱性物质同时加入所述溶液中；再向所述溶液中加入尿素以制得混合液；最后将所述混合液进行加热处理、自然冷却、离心纯化后即制得所述羟基氧化铁纳米粒子。2.根据权利要求1中所述的制备方法，其中，所述铁盐、溶剂、羧酸盐和尿素的重量比为1-9：104：10-15：12-48。3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述铁盐为氯化高铁、硫酸亚铁或氯化亚铁。4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述溶剂为水、乙二醇或二甘醇中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述羧酸盐为柠檬酸钠、醋酸钠或酒石酸钠中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏云生，宫素芹，陈露，张慧，凌云云，汪宜，吕扬，刘春秀，朱慧，朱霜霜，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34