一种四氧化三铁及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种四氧化三铁及其制备方法。它包括以下步骤：将枯草芽孢杆菌接种至含有铁离子的发酵培养基中发酵培养，得到发酵液，将发酵液离心除去菌体，再加入乙醇沉淀，收集沉淀物，待沉淀物表面的液体挥发后，在300℃～500℃下反应3～240分钟，反应后，冷却至室温，用去离子水洗涤，干燥后得到四氧化三铁；所述的铁离子为二价铁离子或三价铁离子。本发明专利技术的方法工艺简单，制备出的四氧化三铁的粉末达到纳米级别，颗粒的分散性好，且疏松多空，具有较高比表面积的磁性材料。

A kind of iron oxide and its preparation method

The invention discloses a Fe3O4 and a preparation method thereof. It includes the following steps: inoculating Bacillus subtilis into fermented medium containing iron ions, producing fermentation broth, removing the fermentation liquid, removing the fermentation liquid by centrifugation, adding ethanol to precipitate and collecting sediment. After the liquid volatilization on the surface of the precipitate, the reaction is 3~240 minutes at 300 to 500, and after the reaction, the cooling is cooled. At room temperature, deionized water was washed and dried to obtain Fe3O4. The iron ions are two valent iron or trivalent iron ions. The method of the method is simple, the prepared powder of iron oxide is nanoscale, the dispersivity of the particles is good, and the loose and empty material has a high specific surface area of magnetic material.

【技术实现步骤摘要】
一种四氧化三铁及其制备方法
：本专利技术属于材料领域，具体涉及一种四氧化三铁及其制备方法。
技术介绍
：纳米四氧化三铁有较高的磁性、优异的表面活性；有显著的磁敏、气湿敏特性和较高的导电性及小尺寸效应和量子隧道效应等，这些特性使得纳米四氧化三铁的研究备受瞩目。近年来已发展了多种制备纳米四氧化三铁的方法，总体上可以分为两大类，即固相法(干法)和液相法(湿法)。固相法的典型特征是以固相物质作为反应物，不经过溶液过程而制备出目标产物的方法。热分解方法和球磨方法是研究较多的纳米四氧化三铁的固相制备方法；而液相法则以液态体系为反应前驱体系，经过沉淀、脱水和结晶等过程，制备得到纳米四氧化三铁。其中，沉淀法、水(溶剂)热法和微乳化法等是研究较多的制备纳米四氧化三铁的液相方法。球磨方法，能耗高且制备出的四氧化三铁的颗粒大。沉淀法方法简单，但是四氧化三铁颗粒极易团聚。水(溶剂)热法需要在高温高压环境下，对设备要求极高。微乳化法因制备反应时加入各种表面活性剂和有机溶剂，反应后需要反复清洗，且部分熔剂不易清洗干净。而热分解方法操作简单，对设备要求低。而本专利技术利用微生物发酵的产物与铁离子结合，对此复合物进行热分解，制备出四氧化三铁磁性材料。而目前，利用微生物发酵的产物与铁离子结合的复合物作为热分解前体尚没有报道。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种四氧化三铁及其制备方法。本专利技术的方法所制备的四氧化三铁，可用于药物递送、铁磁流体、催化剂、污水处理、磁性存储和软磁材料等方面。本专利技术的第一个目的是提供一种制备四氧化三铁的方法，包括以下步骤：将枯草芽孢杆菌接种至含有铁离子的发酵培养基中发酵培养，得到发酵液，将发酵液离心除去菌体，再加入乙醇沉淀，收集沉淀物，待沉淀物表面的液体挥发后，在300℃～500℃下反应3～240分钟，反应后，冷却至室温，用去离子水洗涤，干燥后得到四氧化三铁；所述的铁离子为二价铁离子或三价铁离子。当铁离子为二价铁离子时，其在含有铁离子的发酵培养基中的浓度优选为5～20mmol/L。当铁离子为三价铁离子时，其在含有铁离子的发酵培养基中的浓度更优选为5～30mmol/L。所述的发酵培养基的配方优选为：每升含有柠檬酸12g、甘油80g、L-谷氨酸20g、氯化铵7g、磷酸氢二钾0.5g、七水硫酸镁0.5g、二水氯化钙0.15g和一水硫酸锰0.104g，余量为水，pH为6.5。优选，所述的铁离子是以氯化亚铁、硫酸亚铁、氯化铁、柠檬酸铁、硫酸铁或硝酸铁的形式加入。所述的枯草芽孢杆菌优选为枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)PGA-7，其保藏编号为：CCTCCNO：M206102。本专利技术的第二个目的是提供一种按照上述的制备四氧化三铁的方法制备得到的四氧化三铁。本专利技术通过铁离子与发酵所得γ-聚谷氨酸结合，经乙醇沉淀，该沉淀在马弗炉里高温反应制备得到四氧化三铁磁性材料。高温反应过程和反应完冷却过程中都不需要惰性气体的环境。本专利技术提供了不同于现有制备四氧化三铁的方法，该方法工艺简单，制备出的四氧化三铁的粉末达到纳米级别，颗粒的分散性好，且疏松多空，具有较高比表面积的磁性材料。本专利技术的枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)PGA-7，其保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，其保藏编号为：CCTCCNO：M206102，该菌公开于专利号：ZL200610122640.5，专利技术名称为：γ-聚谷氨酸产生菌及利用该菌株制备γ-聚谷氨酸的方法的专利中。附图说明：图1是本专利技术的四氧化三铁的透射电镜图；图2是本专利技术的四氧化三铁的X射线衍射图。具体实施方式：以下实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。以下实施例中的枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)PGA-7，其保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，其保藏编号为：CCTCCNO：M206102，该菌公开于专利号：ZL200610122640.5，专利技术名称为：γ-聚谷氨酸产生菌及利用该菌株制备γ-聚谷氨酸的方法的专利中。菌种的活化：将枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)PGA-7菌种接种在固体培养基斜面上，37℃培养16～24h，得到活化的枯草芽孢杆菌菌种。固体培养基的配方为：每升含有蛋白胨10g、牛肉膏3g、氯化钠5g和琼脂20g，余量为水，pH7.0～7.2；配制方法是将上述成分混合均匀后，调pH值，然后灭菌备用。种子液的制备：取2环上述活化的枯草芽孢杆菌菌种，接入装有50mL发酵培养基的300mL三角瓶中，37℃，100rpm振荡培养18h，得到枯草芽孢杆菌种子液。发酵培养基的配方为：每升含有柠檬酸12g、甘油80g、L-谷氨酸20g、氯化铵7g、磷酸氢二钾0.5g、七水硫酸镁0.5g、二水氯化钙0.15g和一水硫酸锰0.104g，余量为水，pH为6.5；配制方法是将上述成分混合均匀后，调pH值，然后灭菌备用。实施例1：液体摇瓶发酵：在发酵培养基中加入氯化铁，使三价铁离子的终浓度为5mmol/L，配制成含有铁离子的发酵培养基，分装50mL入300mL三角瓶，将枯草芽孢杆菌种子液按接种量为体积分数1％的量接种至含有铁离子的发酵培养基中，37℃，100rpm发酵72h，得到发酵液。12000rpm离心除去菌体，再加入3倍体积的乙醇，收集沉淀物，转移入坩埚中。待沉淀物表面的液体挥发后，放入500℃的马弗炉中反应240分钟。反应后，冷却至室温，用去离子水洗涤材料，干燥，得到四氧化三铁。所得四氧化三铁的饱和磁矩为0.8emu/g，平均粒径为83nm。实施例2：液体摇瓶发酵：在发酵培养基中加入硫酸铁，使三价铁离子的终浓度为30mmol/L，配制成含有铁离子的发酵培养基，分装50mL入300mL三角瓶，将枯草芽孢杆菌种子液按接种量为体积分数1％的量接种至含有铁离子的发酵培养基中，37℃，100rpm发酵120h，得到发酵液。12000rpm离心除去菌体，再加入3倍体积的乙醇，收集沉淀物，转移入坩埚中。待沉淀物表面的液体挥发后，放入300℃的马弗炉中反应180分钟。反应后，冷却至室温，用去离子水洗涤材料，干燥，得到四氧化三铁。所得四氧化三铁的饱和磁矩为2.1emu/g，平均粒径为89nm。实施例3：液体摇瓶发酵：在发酵培养基中加入柠檬酸铁，使三价铁离子的终浓度为30mmol/L，配制成含有铁离子的发酵培养基，分装50mL入300mL三角瓶，将枯草芽孢杆菌种子液按接种量为体积分数1％的量接种至含有铁离子的发酵培养基中，37℃，100rpm发酵72h，得到发酵液。12000rpm离心除去菌体，再加入3倍体积的乙醇，收集沉淀物，转移入坩埚中。待沉淀物表面的液体挥发后，放入400℃的马弗炉中反应3分钟。反应后，冷却至室温，用去离子水洗涤材料，干燥，得到四氧化三铁。所得四氧化三铁的饱和磁矩为4.5emu/g，平均粒径为120nm。实施例4：液体摇瓶发酵：在发酵培养基中加入氯化亚铁，使二价铁离子的终浓度为5mmol/L，配制成含有铁离子的发酵培养基，分装50mL入300mL三角瓶，将枯草芽孢杆菌种子液按接种量为体积分数1％的量接种至含有铁离子的发酵培养基中，37℃，100rpm发酵96h，得到发酵液。12000rpm离心除去菌体，再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备四氧化三铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：将枯草芽孢杆菌接种至含有铁离子的发酵培养基中发酵培养，得到发酵液，将发酵液离心除去菌体，再加入乙醇沉淀，收集沉淀物，待沉淀物表面的液体挥发后，在300℃～500℃下反应3～240分钟，反应后，冷却至室温，用去离子水洗涤，干燥后得到四氧化三铁；所述的铁离子为二价铁离子或三价铁离子。

【技术特征摘要】
1.一种制备四氧化三铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：将枯草芽孢杆菌接种至含有铁离子的发酵培养基中发酵培养，得到发酵液，将发酵液离心除去菌体，再加入乙醇沉淀，收集沉淀物，待沉淀物表面的液体挥发后，在300℃～500℃下反应3～240分钟，反应后，冷却至室温，用去离子水洗涤，干燥后得到四氧化三铁；所述的铁离子为二价铁离子或三价铁离子。2.根据权利要求1所述的制备四氧化三铁的方法，其特征在于，当铁离子为二价铁离子时，其在含有铁离子的发酵培养基中的浓度为5～20mmol/L。3.根据权利要求1所述的制备四氧化三铁的方法，其特征在于，当铁离子为三价铁离子时，其在含有铁离子的发酵培养基中的浓度为5～30mmol/L。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯劲，施庆珊，黄健菲，疏秀林，李文茹，王玲玲，黄小茉，谢小保，
申请(专利权)人：广东省微生物研究所广东省微生物分析检测中心，
类型：发明
国别省市：广东,44