一维棒状尖晶石铁氧体制备方法技术

本发明专利技术公开了一种一维棒状尖晶石铁氧体Ａ１－ｘ－ｙＢｘＣｙＦｅ２Ｏ４（Ａ、Ｂ、Ｃ为：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｄ，０≤ｘ≤１，０≤ｙ≤１，０≤ｘ＋ｙ＜１）及其制备方法。该方法为化学沉淀－局部规整法：将针状α－ＦｅＯＯＨ或γ－ＦｅＯＯＨ加入Ａ、Ｂ、Ｃ盐溶液，搅拌均匀后向其中滴加沉淀剂溶液并控制ｐＨ值，得前驱体；前驱体经高温焙烧后得到Ａ１－ｘ－ｙＢｘＣｙＦｅ２Ｏ４。本发明专利技术特点为制得的Ａ１－ｘ－ｙＢｘＣｙＦｅ２Ｏ４具有明显的一维棒状形貌特征，其颗粒长径比≥４且长度可达微米级，颗粒尺寸分布较窄；可通过选择不同的沉淀剂，前驱体焙烧条件，Ａ、Ｂ、Ｃ盐的种类或ｘ、ｙ值等合成条件控制Ａ１－ｘ－ｙＢｘＣｙＦｅ２Ｏ４的颗粒尺寸。方法工艺简单，反应过程容易控制，适合工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁性材料
一类磁性材料及其制备方法，具体说，是棒状 A1^yBxCyFe2O4(A> B、C 为Co、Ni、Zn、Mn、Cu、Mg、Cd, 0<x<l, 0<y<l, 0<x+y< 1)尖晶石型铁氧体磁性粉体及其制备方法。
技术介绍
尖晶石型铁氧体纳米材料因其优异的磁性能在吸波隐身、磁记录、生物医药、 磁流体、催化剂等众多领域中都被广泛应用。纳米颗粒粒径大小、颗粒形貌及化学组成 等因素对铁氧体的磁性能和应用有重要影响，因此对铁氧体纳米材料从粒径、形貌和化 学组成进行调控合成具有重要意义。Chao Liu以十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，用甲 苯和水的反相微乳胶团制得颗粒尺寸为4-14nm的MnFe2O4纳米颗粒，其临界温度及在 20K温度下的矫顽力(He)随颗粒尺寸的增加而增加。(ChaoLiu，Z.John Zhang.Chem. Mater.，2001，13(6) 2092)。Zhongli Wang 以 PVP 为模板，采用溶胶-凝胶法制得 宽为几百纳米到几微米，长为几毫米的带状CoFe2O4和NiFe2O4，在2K低温下CoFe2O4 的Hc和饱和磁化强度(Ms)由室温下的7570e、56emu/g升高到145070e、72emu/ g ； NiFe2O4 的 Hc 和 Ms 由室温下的 210e、29emu/g 升高到 4000e、37emu/g (Zhongli Wang, Xiao juan Liu et al.J.Phys.Chem.B2008, 112 11292)。J.J.Shrotri 通过掺杂 Cu 制 备了 Nia8_xCuxZna2Fe204(0 < X<0.4)，当χ = 0.2时，在较高温下获得了均勻的微观组织 结构，在MHz频段范围内有较低的损失，并且材料的磁导率u也提高了。 (J.J.Shrotri， S.D.kulkarni.Mater.Chem.Phys., 1999.59 1)。尖晶石型铁氧体的常用制备方法主要有如下几种。一、化学共沉淀法。它 是利用化学反应将溶液中的金属离子共同沉淀，经过滤、洗涤、干燥、烧结后得到所 需产物。此方法工艺简单、经济、易于工业化，容易控制产物成分。但沉淀过程中 常出现胶状沉淀，难于过滤和洗涤，且易造成粒子间的团聚，使烧结后形成较大的颗 粒。所制备的颗粒通常为零维或近三维形貌(戴红莲，李世普，邵海成等.中国专 利.200510018262)。二、溶胶-凝胶法。它是将无机盐或金属醇盐溶于水或有机溶剂 中形成均一溶液，经水解或醇解反应形成溶胶，再蒸发干燥转变为凝胶；或者采用高聚 物作为软模板，无机盐与高聚物络合形成凝胶。该法原料容易获得，工艺简单，反应周 期短，产物粒径小，分布均勻。但成本相对较高，不适合工业化生产。所制备的颗粒 通常为片状或近三维形貌，也有部分颗粒呈棒状形貌，但其长度为纳米级且其反应条件 不易控制(Wang J.，ChenQ., ZengC.etal.，Adv.Mater., 2004，16: 137 ；郭宏伟，高档 妮，刘新年等.中国专利.200910021865)。三、微乳液法。利用油包水微乳液作为反应 介质，在油相中分散粒度为10-20nm的微珠，可得到粒径均一的超细沉淀物。沉淀反应 被表面活性剂包裹，防止微珠继续长大，并阻止颗粒之间团聚。此方法虽然可以制备出 颗粒形貌为一维棒状或二维片状的尖晶石型铁氧体，但尺寸通常在纳米级，并且此法用 了大量的有机溶剂以及表面活性剂，工艺复杂，有机物的回收和处理困难，生产成本非常高(冯光峰，黎汉生.材料导报，2007，21(5) 36)。四、水热法。指在特制的密闭 反应器(高压釜)中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热加压(或自生蒸汽 压)，创造一个相对高温、高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶而 进行无机合成与材料处理的一种有效方法。它可制备出不同形貌、粒径和化学组成的各 型纳米材料(Liu X H，Liang X，Zhang N，et al.Mater.Sci.B.2006，132:272)。除化学 共沉淀法，上述几种方法都能制备出不同形貌的纳米颗粒，特别是一维棒状颗粒，它们 工艺复杂，成本也高。基于尖晶石型铁氧体的研究现状，提出一种简单、低成本、易于 调整的合成一维棒状尖晶石型铁氧体的制备方法，对于提高尖晶石型铁氧体的性能及拓 展其应用，具有重要的实际意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种一维棒状铁氧体及其制备方法，该方法为化学沉淀_局部规 整法。此法可以较精确地控制各组分的化学计量比，针状或棒状前驱体更有利于棒状形 貌尖晶石型铁氧体的生成，工艺流程简单，成本低廉，有利于工业化生产。本专利技术是通过以下技术方案实现的将针状α -FeOOH或、-FeOOH粉末加入 到Α、B、C的盐溶液中，均勻搅拌同时向其中滴加沉淀剂溶液，控制溶液的ρΗ值，制 得前驱体；前驱体经高温焙烧后得到具有一维棒状形貌特征的A1^BxCyFe2O4 (Α、B、C 为Co、Ni、Zn、Mn、Cu、Mg、Cd, 0<x<l, 0<y<l, 0《x+y < 1)磁粉。具体步骤 如下1.原料的配制。按Fe3+/ (A2++B2++C2+) = 1.8-2.2 (摩尔比)，Na+/ (A2++B2++C2+) = 1.8-2.4 (摩尔 比)分别称取一定量的A、B、C盐、FeOOH( α-FeOOH或Y-FeOOH)和沉淀剂。称 取的沉淀剂配制成水溶液，称取的Α、B、C盐配制成混合水溶液。2.前驱体的制备。(1)将Α、B、C盐混合溶液倒入反应器中，均勻搅拌后加入FeOOH ( α -FeOOH 或Y-FeOOH)粉末，控制反应器温度在25-75°C范围内，连续搅拌，将沉淀剂溶液滴加 到反应器中；(2)滴加完毕后，将得到的产物静置12-24小时；(3)对静置后的产物抽滤，反复水洗至中性(ρΗ = 6.5-7.5)，将滤饼于40_80°C 干燥，得到前驱体。3.磁性粉体的制备。将前驱体放入马弗炉中于0-500°C预烧0-5小时后，再于600-1000°C下焙烧 0.5-6小时；焙烧完后，经研磨得到磁性铁氧体粉末。本专利技术的优势及特点主要为首先，依据针状FeOOH起到的原料和模板双重功 能，制备了一维棒状铁氧体 A1^yBxCyFe2O4 (A、B、C 为Co、Ni、Zn、Mn、Cu、Mg、 Cd，0<x<l, 0<y<l, 0<x+y < 1)；其次，可以通过针状FeOOH的颗粒尺寸、沉淀剂的 种类、前驱体的预烧温度或时间、前驱体的焙烧温度或时间、A、B或C的种类、χ或y 值的大小等调控A1^BxCyFe2O4颗粒尺寸；第三，可通过棒状颗粒的尺寸、化学组成， 对棒状A1^BxCyFe2O4的静磁性能或电磁性能进行调节；第四，此方法适用于多种尖晶石型铁氧体及多种金属离子掺杂尖晶石型铁氧体的制备；第五，该方法工艺稳定、易于 重复、成本较低、产品性能稳定。附图说明图1实施侈1前驱体XRD谱图。图2实施侈1前驱体SEM图。图3实施侈1产物XRD图。图4实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一维棒状尖晶石铁氧体制备方法，其特征在于其化学式为Ａ↓［１－ｘ－ｙ］Ｂ↓［ｘ］Ｃ↓［ｙ］Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［４］Ａ↓［１－ｘ－ｙ］Ｂ↓［ｘ］Ｃ↓［ｙ］Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［４］，其中Ａ、Ｂ、Ｃ为：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｄ，０≤ｘ≤１，０≤ｙ≤１，０≤ｘ＋ｙ＜１），其颗粒长径比≥４且长度尺寸≥０．４μｍ。

【技术特征摘要】
1.一维棒状尖晶石铁氧体制备方法，其特征在于其化学式为 A1_x_yBxCyFe204A1_x_yBxCyFe204,其中 A、B、C 为Co、Ni、Zn、Mn、Cu、Mg、Cd,0<x<l, 0<y<l, 0<x+y < 1),其颗粒长径比>4且长度尺寸>0.4 μ m。2.一维棒状尖晶石铁氧体的制备方法，其特征包括以下工艺步骤(1)配制溶液，将A、B、C盐用去离子水溶解，制成A、B、C盐的混合溶液，另 将沉淀剂配制成溶液；(2)制备前驱体，将针状α-FeOOH或Y-FeOOH粉末加入Α、B、C盐的混合溶液 中，滴加沉淀剂溶液，滴加结束后，产物经静置、抽滤、干燥，得到前驱体；(3)制备磁性粉体，将前驱体进行预处理和热处理后，得到磁性A1^BxCyFe2O4铁氧 体粉末。3.根据权利要求2所述的一维棒状尖晶石铁氧体的制备方法，其特征是在步骤(1) 中所述Α、B、C盐是指其可溶性的氯化物、硝酸盐或硫酸盐，所述的沉淀剂是指 Na2CO3、Na2C204、NaOH 或 Na0H+Na2C03，溶液原料配比为 Fe3+/ (A2++B2++C2+)= 1.8-2.2 (摩尔比)，Na (A2++B...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓晖，孟锦宏，董鸿飞，孙杰，葛如振，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：89