一种锰锌铁氧体磁性纳米微球的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锰锌铁氧体磁性纳米微球的制备方法，包括：（１）在室温下，按化学计量比称取可溶性的铁盐、锌盐、锰盐，加入到４０～６０ｍｌ　９８～９９．５ｗｔ％的乙二醇溶剂中；（２）加入０．４～１．２ｍｌ聚乙二醇和０．０１～０．０２ｇ聚乙烯吡咯烷酮分散剂，加入３．５～５ｇ碱性添加剂，机械搅拌２０～４０ｍｉｎ；（３）将溶解的混合物放入反应釜，升温至１８０～２２０℃，反应８～１２ｈ，然后冷却至室温，磁铁收集产物，去离子水洗涤产物，烘干得到锰锌铁氧体Ｍｎ↓［１－ｘ］Ｚｎ↓［ｘ］Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［４］磁性纳米微球，ｘ的取值范围为０．２～０．８。本发明专利技术制备工艺简单，易于工业化生产，所得磁性纳米微球晶相纯、分散性好、磁化强度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属磁性纳米微球的制备领域，特别是涉及一种锰锌铁氧体磁性纳米微球的制备 方法。技术背景铁氧体纳米粒子因其具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧穿效应 等物理效应，以及优异的磁性能在高科技领域有着广阔的应用前景。锰锌铁氧体是一种重要的磁性材料。 一方面它具有较高的磁导率、较高的饱和磁化强 度、中高频损耗低等特点，因而被广泛应用于滤波器、宽带变压器、共模扼流圈、各种通 讯和传输设备的信号传送系统，以及日常生活和建筑楼宇中的照明变压器、电子镇流器等； 另一方面它还具有高电阻率,并且在特定温度(居里温度)下能实现磁热的智能转化，在生物 材料和药物靶向材料中有重要应用。Mn^ZnxFe204磁性纳米微球因其独特的磁性能在高科技领域拥有广阔的应用前景，目 前国内外制备锰锌铁氧体纳米材料的主要方法有共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法和微乳液 法等。Xi等在Mafen'fl/ Ze^M, 7M4,5&(2WH)上报道把废锰锌电池溶解在含有过氧化氢的 酸性溶液中，加入铁粉除汞，然后加入氨水和碳酸氢铵组成的沉淀剂，通过调节pH值， 使铁、锰、锌完全沉淀下来，最后将所得共沉淀粉体煅烧得到Mn^ZnxFe204。 Darko等人 在Jow"a/o/YAe五wrapea" Cera卵'c 5bc/e(K 7何5,",(200^上报道将铁、锰、锌的可溶性盐按 一定比例加水混合，用氢氧化钠调整溶液的pH值在10以上，放入水热反应釜内，反应制 得Mni.xZnxFe204。 Fan等在Jbwma/ o/f/ze五wra/ eaw Ceraw/c Soc/e(y' 2743，26>,(2006^上才艮道 用柠檬酸凝胶法和传统的陶瓷法分别制得组成相同的锰锌铁氧体(Mna57Zno.35Fe2.0804)，研 究发现以溶胶凝胶法制备的锰锌铁氧体具有高度的化学均匀性和粒径的一致性，从而使 所制得的锰锌铁氧体具有低功耗、低矫顽磁性和高饱和通量密度。Wang等在Afo&nW ^9，27,^卯^上报道通过微乳液法制备得到Mni-xZnxFe204，其均匀性比陶瓷法所制 得的锰锌铁氧体更好。然而目前制备Mni.xZnxFe204的方法主要存在以下缺陷，工艺步骤较多，成本较高， 而且所制得的Mni.xZnxFe204晶相不纯、形貌不可控、易团聚等缺点，因此寻找一步法制 备晶相纯，不易团聚，磁化强度较高的纳米Mn^ZnxFe204成为研究的热点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供，本专利技术制备工艺简单，易于工业化生产。本专利技术的，包括(1) 在室温下，按化学计量比称取可溶性的铁盐、锌盐、锰盐，加入到40 60ml浓 度为98~99.5 wt。/。的乙二醇溶剂中溶解；(2) 加入0.4~1.2 ml聚乙二醇和0.01-0.02 g聚乙烯吡咯烷酮分散剂，再加入3.5~5g 碱性添加剂，在搅拌速度为300~600转/min下，机械搅拌20-40 min;(3) 待完全溶解后，将上述混合物放入反应釜，升温至180 220°C，反应8 12h，然 后冷却至室温，用磁铁收集产物，再用去离子水洗涤产物，烘干得到锰锌铁氧体 Mn^ZnxFe204磁性纳米微球，x的取值范围为0.2-0.8。所述的步骤(1)中铁盐、锌盐、锰盐为铁的氯化物、锰的硫酸盐、锌的硝酸盐，Zn2+ 和Mi^+的摩尔数比为0.25-4: 1， Zn"和Mi^+的摩尔数之和与Fe"的摩尔数之比为0.4~h 1。所述的铁盐、锌盐、锰盐为FeCl3 6H20、 MnS04 H20、 Zn(N03)2 6H20。 所述的步骤(1)中乙二醇的加入量为反应釜体积的1/2-3/4。所述的步骤(2)中聚乙二醇的加入量为乙二醇量的1/100-1/50，加入聚乙烯吡咯垸酮 的质量为铁盐质量的0.5 1 wt%;碱性添加剂是无水乙酸钠，其与F,的摩尔数之比为 8~12: 1。所述的步骤(3)中产物的烘干是在烘箱中进行15-24h，温度为40 6(TC。 所述的步骤(3)中Mn!.xZnxFe204磁性纳米微球为Mno.8Zno.2Fe204、 Mn0.6Zno.4Fe204、Mno.4Zn0.6Fe204或Mn0.2Zn0.8Fe2O4。所述的步骤(3)中Mm—xZnxFe204磁性纳米微球粒径在50~200nm,磁化强度达61.8emu7g。本专利技术采用以可溶性的铁盐、锌盐、锰盐为起始原料，乙二醇为溶剂，加入无水乙酸 钠碱性添加剂，再加入分散剂聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮，采用醇热法制备，通过调节铁 盐、锌盐、锰盐的比例，可获得不同组成的Mni-xZnxFe204磁性纳米微球，所得Mn|.xZnxFe204 磁性纳米微球晶相纯、分散性好、不易团聚、磁化强度较高。乙二醇是一种强还原性的有机溶剂而且具有较高的沸点，在高温下化学性质比较稳 定，因此本专利技术以乙二醇作为溶剂，相对于普通的液相法，磁性纳米微球在有机相中更稳 定，不易生成杂质相。此外，磁性纳米粒子极易受到溶液离子强烈的静电吸引力的作用而 团聚，因此本专利技术方法选用静电稳定性好的无水乙酸钠作为碱性添加剂，从而有效避免了磁性纳米粒子的团聚。 有益效果(1) 本专利技术制备工艺简单，对生产设备要求简单，易于工业化生产；(2) 所得的Mm.xZiixFe204磁性纳米微球晶相纯、分散性好、不易团聚、磁化强度较高。 附图说明图1是锰锌铁氧体Mm.xZn^e204磁性纳米微球的X射线衍射图； 图2是锰锌铁氧体Mni.xZnxFe204磁性纳米微球的扫描电镜照片； 图3是锰锌铁氧体Mn,-xZnxFe204磁性纳米微球的磁滞回线图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1称取1.351 g高氯化铁、0.1487 g六水硝酸锌、0.338 g—水硫酸锰，加入三颈烧瓶， 再加入50ml乙二醇、3.6克无水乙酸钠、lml聚乙二醇、0.01g聚乙烯吡咯烷酮，在转速 为350转/分钟下机械搅拌30 min，待完全溶解后，再将上述溶液倒入反应釜中，升温至 200 °C，反应12h。反应结束，用磁铁收集产物，并用去离子水洗涤产物，然后将产物在 60'C下干燥15h，得到磁性纳米微球。图1为本实施例合成的磁性纳米微球的X射线衍射图，可以看出衍射峰与立方相的 锰锌铁氧体的衍射峰一致，未发现属于锰、锌、铁的其它氧化物的衍射峰，说明不含有杂 质相，通过XRD数据分析软件(JADE5.0)分析比对，结果表明该磁性纳米微球为 Mn0.8Zna2Fe2O4。图2为Mno.8ZnG.2Fe204磁性纳米微球扫描电镜照片，可以看出该磁性纳 米微球分散性较好，无明显团聚，微球粒径在50 200nrn。图3是该磁性纳米微球的磁滞 回线图，可以看出合成的磁性纳米微球的磁化强度达61.8emu/g。实施例2称取1.351 g高氯化铁、0.2975 g六水硝酸锌、0.2535 g —水硫酸锰，加入三颈烧瓶， 再加入55ml乙二醇、3.8克无水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锰锌铁氧体磁性纳米微球的制备方法，包括：（１）在室温下，按化学计量比称取可溶性的铁盐、锌盐、锰盐，加入到４０～６０ｍｌ浓度为９８～９９．５ｗｔ％的乙二醇溶剂中溶解；（２）加入０．４～１．２ｍｌ聚乙二醇和０．０１～０．０２ｇ聚乙烯吡咯烷酮分散剂，再加入３．５～５ｇ碱性添加剂，在搅拌速度为３００～６００转／ｍｉｎ下，机械搅拌２０～４０ｍｉｎ；（３）待完全溶解后，将上述混合物放入反应釜，升温至１８０～２２０℃，反应８～１２ｈ，然后冷却至室温，用磁铁收集产物，再用去离子水洗涤产物，烘干得到锰锌铁氧体Ｍｎ↓［１－ｘ］Ｚｎ↓［ｘ］Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［４］磁性纳米微球，ｘ的取值范围为０．２～０．８。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李耀刚，张祺，王宏志，朱美芳，张青红，袁素珺，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]