一种可调磁性的复合纳米微粒制备方法技术

一种可调磁性的复合纳米微粒制备方法，第一步：前驱体制备：在碱性介质中，共沉淀Fe3+-Mg2+水溶液的混合物，得到氢氧化物前驱体；第二步：复合纳米微粒的合成：（1）将前驱体在FeCl2溶液中发生化学诱导相变，生成-Fe2O3纳米晶粒；（2）再加入ZnCl2和NaOH溶液，使其-Fe2O3纳米晶粒表面产生调制反应，在-Fe2O3晶粒外延生成ZnFe2O4层，并在ZnFe2O4层上再形成Zn(OH)2的最外层，得到复合纳米微粒。本方法原料成本低、工艺条件温和、制备过程易于操作，所制备的磁性复合纳米微粒为由Zn(OH)2包裹的-Fe2O3/ZnFe2O4多层复合纳米微粒，其磁性由内到外呈梯度分布，此种纳米微粒尺寸小、分散性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料领域,具体涉及在-Fe2O3纳米微粒的Zn调制合成中，通过控制溶液的碱性条件以制备磁化强度不同的复合纳米微粒的方法。
技术介绍
纳米微粒是三维尺度均小于IOOnm的纳米材料，在无机或有机材料中，许多物理现象具有I到IOOnm的特征长度标度。磁性纳米微粒是重要的功能材料，在基础研究和应用研究中都有重要的价值。例如，磁性纳米微粒分散于硅油中形成的磁性液体可作为一种很好的密封材料。复合纳米材料是至少一相为纳米尺度的两相或多相材料。不同物理或化学性质的组合导致复合材料可能具有完全新异的性质。复合纳米微粒通常为包裹体。由强磁(铁磁或亚铁磁)核和弱磁性(反铁磁或顺磁)壳构成的具有梯度磁性的复合纳米微粒可能具有较好的分散性。制备核-壳结构复合纳米微粒的重要途径之一是在心核部的基体材料合成过程中进行表面调制，从而形成异质表面层。g-Fe203属于亚铁磁性物质，ZnFe2O4属反铁磁物质，Zn(OH)2属顺磁性物质。通过控制合成条件制备不同磁化强度的g-Fe203/ZnFe204/Zn(OH)2复合纳米微粒的合成方法还未见报道。
技术实现思路
本专利技术提出了一种原料成本低、工艺条件温和、制备过程易于操作的磁性可调的复合纳米微粒的制备方法。本专利技术技术方案如下:`一种磁性可调的复合纳米微粒的制备方法，第一步:前驱体制备在碱性介质中，共沉淀Fe3+-Mg2+水溶液的混合物，得到氢氧化物前驱体；第二步:复合纳米微粒的合成(I)将前驱体在FeCl2溶液中发生化学诱导相变，生成g_Fe203纳米晶粒；(2 )再加入ZnCl2和NaOH溶液，使其g_Fe203纳米晶粒表面产生调制反应，在g-Fe203晶粒外延生成ZnFe2O4层，并在ZnFe2O4层上再形成Zn(OH)2的最外层，得到复合纳米微粒；所制备获得的纳米微粒为不同磁性物质构成的多层结构，此种磁性纳米微粒的分散性较好。其中第一步的前驱体制备的具体方法如下:(I)配制0.5-4M浓度的FeCl3水溶液(溶液I )、1-3M浓度的Mg (NO3) 2水溶液(溶液2)。根据每升18(勵3)2水溶液加入3-1011101!1(:1的比例加入HCl于Mg(NO3)2溶液中。另外配制0.1-2M浓度的NaOH水溶液(溶液3)。(2)根据Fe、Mgmol比为1-3:1量取适量的溶液I和溶液2 ;将溶液I倒入溶液2中得到溶液2’。再根据溶液2’与溶液3的体积比为1:10选取适量溶液3。在搅拌条件下将溶液3快速倒入溶液2’中得到溶液3’。(3)在搅拌下加热3’至沸腾。保持沸腾1-8分钟，然后停止加热，自然冷却至室温，随着温度下降，前驱体逐渐沉淀析出。两小时后，沉淀反应结束。(4)离心分离，倒掉清液，得到前驱体。第二步的复合纳米微粒制备的具体方法如下:首先配制0.1-4M的FeCljjC溶液(溶液4)，0.2-6M的ZnCljK溶液(溶液5)，0.1-7M的NaOH水溶液(溶液6)。由前驱体合成复合纳米微粒可分为g_Fe203纳米晶微粒形成和表面调制两个过程:A、g-Fe203纳米微粒的合成(I)将第一步沉淀反应得到的前驱体倒入溶液4中，得溶液4’ ；·(2)将溶液4’在搅拌下加热至沸腾，并保持沸腾5-30分钟。B、表面调制(I)依次加入ZnCl2溶液和NaOH溶液(2)继续沸腾5-30分钟，然后自然冷却至室温。2小时后沉淀过程结束。C、清洗、干燥(I)以丙酮为清洗液。丙酮的加入量为沉淀体积的4-6倍。充分搅动后离心分离。这一步骤重复3-5次。(2)将清洗后的产物转入真空干燥箱中。24小时后得到无水的复合磁性纳米微粒。本方法原料成本低、工艺条件温和、制备过程易于操作，所制备的磁性复合纳米微粒为由Zn (OH) 2包裹的g-Fe203/ZnFe204多层复合纳米微粒，其磁性由内到外呈梯度分布，此种纳米微粒尺寸小、分散性好。附图说明图1是本法实施例1制备的复合纳米微粒的磁化曲线。图2是本法实施例1制备的复合纳米微粒的透射电子显微镜像。图3是本法实施例2制备的复合纳米微粒的磁化曲线。图4是本法实施例2制备的复合纳米微粒的透射电子显微镜像。图5是本法实施例3制备的复合纳米微粒的磁化曲线。图6是本法实施例3制备的复合纳米微粒的透射电子显微镜像。具体实施例方式实施例1一、前驱体制备(I)配制FeCl3水溶液(lM，40mL)，即溶液I ;配制18(吣3)2水溶液(2皿，101^)，加入0.05mol的HCl，即溶液2 ;配制NaOH水溶液(0.7M，500mL)，即溶液3。(2)将溶液I与溶液2混合，得到溶液2’。在搅拌条件下将溶液3快速倒入溶液2’中，得到溶液3’。(3)在搅拌下加热溶液3’至沸腾。保持沸腾5分钟，然后停止加热。(4)自然冷却至室温。约两小时后前驱体完全沉淀析出。二、复合纳米微粒制备(I)配制 FeCl2 水溶液(0.25M，400mL)，即溶液 4 ；ZnCl2 水溶液(1M，50mL)，即溶液5 ;NaOH 水溶液(0.7M，5mL)，即溶液 6。(2)将第一步合成的前驱体倒入溶液4，得到溶液4’ ；(3)将溶液4’加热至沸腾，并保持沸腾20分钟。(4)加入溶液5，然后加入溶液6。(5)继续沸腾10分钟。停止加热，冷却至室温。2小时后沉淀过程完全结束。 三、清洗、干燥(I)倒掉沉淀析出后的上部清液，用体积为沉淀物5倍的丙酮与其混合。充分搅拌后进行离心分离、此步骤重复3次。(2)将清洗后的沉淀转入真空干燥器中，24小时后得到干燥无水的复合纳米微粒。实施例1合成的纳米微粒的比磁化曲线如图1所示，其形态如图2所示。实施例2一、前驱体制备(I)配制FeCl3水溶液(1M，40mL),即溶液I ;配制Mg (NO3) 2水溶液(2M，10mL)，加入0.05mol的HCl，即溶液2 ;配制NaOH水溶液(0.7M，500mL)，即溶液3。(2)将溶液I与溶液2混合，得到溶液2’。在搅拌条件下将溶液3快速倒入溶液2’中，得到溶液3’。(3)在搅拌下加热溶液3’至沸腾。保持沸腾5分钟，然后停止加热。(4)自然冷却至室温。约两小时后前驱体完全沉淀析出。二、复合纳米微粒制备(I)配制 FeCl2 水溶液(0.25M,400mL),即溶液 4 ；ZnCl2 水溶液(1M，50mL)，即溶液5 ;NaOH 水溶液(0.7M，20mL)，即溶液 6。(2)将第一步合成的前驱体倒入溶液4，得到溶液4’ ；(3)将溶液4’加热至沸腾，并保持沸腾20分钟。(4)加入溶液5，然后加入溶液6。(5)继续沸腾10分钟。停止加热，冷却至室温。2小时后沉淀过程完全结束。三、清洗、干燥与实施例1相同操作。实施例2合成的纳米微粒的比磁化曲线如图3所示，其形态如图4所示。实施例3一、前驱体制备与实施例1相同操作。二、复合纳米微粒制备(I)配制 FeCl2 水溶液(0.25M,400mL),即溶液 4 ；ZnCl2 水溶液(1M，50mL)，即溶液5 ;NaOH 水溶液(2.1M，20mL)，即溶液 6。(2)将第一步合成的前驱体倒入溶液4，得到溶液4’ ；(3)将溶液4’加热至沸腾，并保持沸腾20分钟。(4)加入溶液5，然后加入溶液6。(5)继续沸腾10分钟。停止加热，冷却至室温。2小时后沉淀过程完全本文档来自技高网...

【技术保护点】
可调磁性的复合纳米微粒制备方法，包括如下步骤：第一步：前驱体制备在碱性介质中，共沉淀Fe3+?Mg2+水溶液的混合物，得到氢氧化物前驱体；第二步：复合纳米微粒的合成（1）将前驱体在FeCl2溶液中发生化学诱导相变，生成g?Fe2O3纳米晶粒；（2）再加入ZnCl2和NaOH溶液，使其g?Fe2O3纳米晶粒表面产生调制反应，在g?Fe2O3晶粒外延生成ZnFe2O4层，并在ZnFe2O4层上再形成Zn(OH)2的最外层，得到复合纳米微粒；所制备获得的纳米微粒为不同磁性物质构成的多层结构，此种磁性纳米微粒的分散性较好。

【技术特征摘要】
1.可调磁性的复合纳米微粒制备方法，包括如下步骤: 第一步:前驱体制备 在碱性介质中，共沉淀Fe3+-Mg2+水溶液的混合物，得到氢氧化物前驱体； 第二步:复合纳米微粒的合成 (1)将前驱体在FeCl2溶液中发生化学诱导相变，生成g_Fe203纳米晶粒； (2)再加入ZnCl2和NaOH溶液，使其g_Fe203纳米晶粒表面产生调制反应，在g_Fe203晶粒外延生成ZnFe2O4层，并在ZnFe2O4层上再形成Zn(OH)2的最外层,得到复合纳米微粒； 所制备获得的纳米微粒为不同磁性物质构成的多层结构，此种磁性纳米微粒的分散性较好。2.根据权利 要求1所述的制备方法，其特征在于，在复合纳米微粒合成步骤中通过加入不同量的NaOH调变最终产物的磁化强度。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一步的前驱体制备的具体方式如下: (1)配制0.5-4M浓度的FeCl3水溶液，即溶液1，1-3M浓度的Mg(NO3)2水溶液，即溶液2 ;根据每升Mg(NO3)2水溶液加入3-lOmolHCl的比例加入HCl于Mg(NO3)2溶液中，另外配制0.1-2M浓度的NaOH水溶液，即溶液3 ； (2)根据Fe、Mg的摩尔比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建，陈龙龙，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：