一种磁性锌铁氧体纳米颗粒的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性锌铁氧体纳米颗粒的合成方法，该合成方法的步骤如下：用体积比为３∶１的醇水分别配制浓度均为０．１－２ｍｏｌ.Ｌ－１的ＦｅＣｌ２溶液、ＦｅＣｌ３溶液、ＺｎＣｌ２溶液和浓度为５ｍｏｌ.Ｌ－１的ＮａＯＨ溶液；在反应器中加入ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３和ＺｎＣｌ２溶液，其中Ｆｅ３＋∶Ｆｅ２＋∶Ｚｎ２＋摩尔比为２∶０．７∶０．３，在３０－９０℃恒温剧烈搅拌，用浓度５ｍｏｌ.Ｌ－１的ＮａＯＨ溶液调节ｐＨ值至１３，同时氮气保护，冷凝回流１０－６０ｍｉｎ；反应结束，冷却至室温离心分离，直至离心后上层液体仍浑浊，即得到锌铁氧体纳米微球的水分散液。本发明专利技术的合成方法使磁性Ｚｎ０．３Ｆｅ２．７Ｏ４纳米颗粒大小控制在十几纳米乃至几纳米的尺寸，从而使锌铁氧体纳米颗粒的应用领域更为广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学领域的合成方法，具体涉及。背景材料近年来随着纳米科技和高分子材料的研究，磁性纳米粒子在日常生活，国防，医学等方面具有广阔的应用前景，受到了广泛的关注。由于纳米铁氧体材料具有良好的生物相 容性和较低的毒性，在生物医学领域的研究更为突出。目前，制备磁性纳米微粒方法有很 多，其中液相法由于反应条件温和可控，产物纯度高且粒径分布窄等优点而广泛运用。然 而，传统液相法制备的纳米尖微粒粒径尺寸大小及分布难以控制，单分散性差、团聚现象普 遍存在，表明这些工艺存在一定的缺陷；在成型过程中，团聚不能消除，会导致最终获得的 材料不能完全致密，引入缺陷，影响其性能和应用。合成和研究粒径可控、单分散性好的高 分子微粒，对扩大它们的应用领域具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该合成方法通 过调节反应条件使磁性Zna3Fe2.704纳米颗粒大小控制在十几纳米乃至几纳米的尺寸，且单 分散性良好，从而使锌铁氧体纳米颗粒的应用领域更为广阔。本专利技术的技术解决方案是该合成方法的步骤如下1、用体积比为3 1的醇水分别配制浓度均为0. l-2mol -L"1的FeCl2溶液、FeCl3 溶液、ZnCl2溶液和浓度为5mol · L—1的NaOH溶液；2、在反应器中加入FeCl2、FeC13和ZnCl2溶液，其中Fe3+ Fe2+ Zn2+摩尔比为 2 0.7 0. 3，在30-90°C恒温剧烈搅拌，用浓度5mol .L-1NaOH溶液调节pH值至13，同时 用氮气保护，冷凝回流10-60min ；3、反应结束，产物置于离心管中，冷却至室温后放入离心机中离心分离，3000转， 2min，倒弃上层清液，将下层粒子重新分散在去离子水中，重复上述3000转、2min的离心分 离，直至离心后上层液体浑浊；然后在5000转、5min条件下离心分离，倒弃上层清液，将下 层粒子重新分散在去离子水中，重复5000转、5min的离心分离，直至离心后上层液体仍浑 浊，取上层液体，即得到锌铁氧体纳米微球的水分散液。本专利技术具有如下优点1、ZnxFe3^xO4是利用二价的锌离子替代了 Fe3O4中的二价 铁离子，这样可以提高铁氧体的抗氧化性，同时锌离子的加入改变了铁氧体内的粒子分布， 增强粒子间的超交换作用，提高磁性能；2、当ZnxFe3_x04尺寸达到纳米级时，由于纳米粒子 的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应等影响，ZnxFe3^xO4的晶格结构发生变化，磁 性能突变，呈现顺磁状态；3、用醇水法合成的Zna3Fq7O4纳米粒子粒径小，且分散性好；4、 通过温度和盐溶液浓度来控制锌铁氧体纳米粒子的粒径，合成方法简单，操作可靠，原料易 得，合成和研究具有磁性能的锌铁氧体纳米颗粒，对扩大它的应用领域，探索其应用前景具 有重要的意义。附图说明图1为表1中Zna3Fe2.704在不同温度与盐浓度下的X射线衍射图(XRD)图2为表1中温度60°C、盐浓度lmol/L制备的样品透射电镜图(TEM)具体实施例方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术解决方案，这些实施例不能理解为 是对技术方案的限制。实施例1 依以下步骤合成ZnQ.3Fe2.704纳米粒子1、用体积比为3 1的醇水分别配制浓度均为0. Imol · L-1的FeCl2溶液、FeCl3 溶液、ZnCl2溶液和浓度为5mol · L—1的NaOH溶液；2、在反应器中加入FeCl2、FeCl3和ZnCl2溶液，其中Fe3+ Fe2+ Zn2+摩尔比为 2 0.7 0. 3，在30°C恒温剧烈搅拌，用浓度5mol · L^1NaOH溶液调节pH值至13，同时用 氮气保护，冷凝回流60min ；3、反应结束，产物置于离心管中，冷却至室温后放入离心机中离心分离，3000转， 2min，倒弃上层清液，将下层粒子重新分散在去离子水中，重复上述3000转、2min的离心分 离，直至离心后上层液体浑浊；然后在5000转、5min条件下离心分离，倒弃上层清液，将下 层粒子重新分散在去离子水中，重复5000转、5min的离心分离，直至离心后上层液体仍浑 浊，取上层液体，即得到锌铁氧体纳米微球的水分散液。实施例2 同实施例1，其中FeCl2溶液、FeCl3溶液、ZnCl2溶液浓度均为 0. Imol · ΙΛ步骤2的搅拌温度分别为60°C、90°C。实施例3 同实施例1，其中FeCl2溶液、FeCl3溶液、ZnCl2溶液浓度均为0.5mol · ΙΛ步骤2的搅拌温度分别为30°C、60°C、90°C。实施例4 同实施例1，其中FeCl2溶液、FeCl3溶液、ZnCl2溶液浓度均为1.Omol · ΙΛ步骤2的搅拌温度分别为30°C、60°C、90°C。实施例5 同实施例1，其中FeCl2溶液、FeCl3溶液、ZnCl2溶液浓度均为1.5mol · ΙΛ步骤2的搅拌温度分别为30°C、60°C、90°C。 实施例6 同实施例1，其中FeCl2溶液、FeCl3溶液、ZnCl2溶液浓度均为2.Omol · ΙΛ步骤2的搅拌温度分别为30°C、60°C、90°C。以上实施例的结果汇总如下表1 =Zna3Fe2.704在不同温度与盐浓度(FeCl2、FeCl3 和ZnCl2的浓度)下的粒径<table>table see original document page 4</column></row><table><table>table see original document page 5</column></row><table> 从表1可以看出所制备的锌铁氧体颗粒能达到几纳米尺寸，颗粒较小；其中，表1 的实施例4-9、13-15的在不同温度与盐浓度下得到的Zna3Fe2.704的X射线衍射(XRD)图如 图1所示，图1表明随着反应温度的升高，微粒的粒径先变小后变大，可见温度对粒径的影 响很大，因此可以通过控制温度和盐的浓度来调节磁流体微粒的粒径；其中，表1中温度为 60°C、盐浓度为lmol/L制备的样品透射电镜图(TEM)如图2所示，从图2中可以看出醇水 法制备得样品粒径小且分布均勻，所制备的粒子呈良好的球形结构，粒径小且分布均勻。权利要求，其特征在于该合成方法的步骤如下(1)、用体积比为3∶1的醇水分别配制浓度均为0.1-2mol·L-1的FeCl2溶液、FeCl3溶液、ZnCl2溶液和浓度为5mol·L-1的NaOH溶液；(2)、在反应器中加入FeCl2、FeCl3和ZnCl2溶液，其中Fe3+∶Fe2+∶Zn2+摩尔比为2∶0.7∶0.3，在30-90℃恒温剧烈搅拌，用浓度5mol·L-1NaOH溶液调节pH值至13，同时用氮气保护，冷凝回流10-60min；(3)、反应结束，产物置于离心管中，冷却至室温后放入离心机中离心分离，3000转，2min，倒弃上层清液，将下层粒子重新分散在去离子水中，重复上述3000转、2min的离心分离，直至离心后上层液体浑浊；然后在5000转、5min条件下离心分离，倒弃上层清液，将下层粒子重新分散在去离子水中，重复5000转、5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性锌铁氧体纳米颗粒的合成方法，其特征在于该合成方法的步骤如下：（１）、用体积比为３∶１的醇水分别配制浓度均为０．１－２ｍｏｌ.Ｌ↑［－１］的ＦｅＣｌ↓［２］溶液、ＦｅＣｌ↓［３］溶液、ＺｎＣｌ↓［２］溶液和浓度为５ｍｏｌ.Ｌ↑［－１］的ＮａＯＨ溶液；（２）、在反应器中加入ＦｅＣｌ↓［２］、ＦｅＣｌ↓［３］和ＺｎＣｌ↓［２］溶液，其中Ｆｅ↑［３＋］∶Ｆｅ↑［２＋］∶Ｚｎ↑［２＋］摩尔比为２∶０．７∶０．３，在３０－９０℃恒温剧烈搅拌，用浓度５ｍｏｌ.Ｌ－１ＮａＯＨ溶液调节ｐＨ值至１３，同时用氮气保护，冷凝回流１０－６０ｍｉｎ；（３）、反应结束，产物置于离心管中，冷却至室温后放入离心机中离心分离，３０００转，２ｍｉｎ，倒弃上层清液，将下层粒子重新分散在去离子水中，重复上述３０００转、２ｍｉｎ的离心分离，直至离心后上层液体浑浊；然后在５０００转、５ｍｉｎ条件下离心分离，倒弃上层清液，将下层粒子重新分散在去离子水中，重复５０００转、５ｍｉｎ的离心分离，直至离心后上层液体仍浑浊，取上层液体，即得到锌铁氧体纳米微球的水分散液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：仲慧，高生平，张莉莉，陈赛博，王宇峰，徐继明，程志鹏，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]