專利名稱：一種機(jī)械力化學(xué)法制備鈷鐵氧體納米顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁性納米材料領(lǐng)域，具體涉及一種尖晶石型的磁性鈷鐵氧體納米顆粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
尖晶石結(jié)構(gòu)的磁性鈷鐵氧體是性能優(yōu)良的軟磁材料，具有獨(dú)特的物理特性、化學(xué)特性與磁學(xué)性質(zhì)。常將它們用作磁記錄材料、隱身吸波材料、磁致冷技術(shù)關(guān)鍵材料和生物醫(yī)學(xué)材料等，在航空、電子、冶金、化工、生物、醫(yī)學(xué)和環(huán)保等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。目前，制備鐵氧體的方法主要有溶膠-凝膠法、化學(xué)共沉淀法、水熱法、固相反應(yīng)法等，專利 CN101486492A公開了一種用化學(xué)共沉淀法制備尖晶石型鐵氧體的方法，通過氫氧化鈉沉淀金屬離子，然后進(jìn)行水熱處理實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)；專利CN1837141A將錳結(jié)核或富鈷結(jié)殼礦石與助熔劑混合研磨，然后進(jìn)行脫水、烘干、高溫煅燒、化學(xué)除雜等處理，從而得到尖晶石型鐵氧體。 這些制備方法中，存在的主要問題是生產(chǎn)過程復(fù)雜、成本高、產(chǎn)率低等，無法滿足工業(yè)化生產(chǎn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)及不足之處，提供了一種生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單、 產(chǎn)率高、無污染、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的尖晶石型結(jié)構(gòu)的磁性鈷鐵氧體納米顆粒制備方法。本發(fā)明所提供的一種尖晶石結(jié)構(gòu)的磁性鈷鐵氧體的分子式為=CoxFeyO4，x+y = 3， 晶粒的平均尺寸為40 lOOnm，顆粒大小為幾百納米，具有球形、正四面體、正八面體的形貌特征。本發(fā)明提供的尖晶石型結(jié)構(gòu)的磁性鈷鐵氧體納米顆粒的制備方法，包括以下步驟(1)按一定的摩爾比稱取適量的鈷、鐵和檸檬酸，如氯化鈷、硝酸鐵和檸檬酸混合均勻；(2)將步驟(1)中的混合物加到適量的無水乙醇中，加入一定質(zhì)量的鋯球，使得球料的質(zhì)量比為2 1 ；(3)配好的球料裝入高能行星磨磨罐中，行星磨轉(zhuǎn)數(shù)為200r/min 600r/min，研磨時(shí)間為證 10h，物料在磨罐中受機(jī)械力的研磨作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后倒出漿料，以 100°C烘干，得到干凝膠；(4)將干凝膠放入高溫爐中，500°C的條件下煅燒4h，即可得到尖晶石型的磁性鈷鐵氧體納米粒子。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)是以可溶性的金屬鹽和檸檬酸做原料，通過機(jī)械力化學(xué)作用制得干凝膠，在較低溫度下煅燒，制備出了尖晶石型的磁性鈷鐵氧體納米顆粒， 平均晶粒尺寸在40 lOOnm，具有球形、正四面體、正八面體的形貌特征，飽和磁化強(qiáng)度控制為25 60emU/g。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、安全、成本低、能耗少，適合工業(yè)化生產(chǎn)，所獲得的尖晶石結(jié)構(gòu)的磁性鈷鐵氧體顆?？梢栽卺t(yī)藥、生物、民用及軍工等領(lǐng)域得到應(yīng)用。


圖1為產(chǎn)品的XRD譜2為產(chǎn)品CoJeO4的SEM3為產(chǎn)品Coi^e2O4的SEM4 為產(chǎn)品 CouFe1.504 的 SEM 5為產(chǎn)品CoJeO4的磁滯回線圖6為產(chǎn)品Coi^e2O4的磁滯回線圖7為產(chǎn)品COl.5Fei.504的磁滯回線
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所列的實(shí)施例中所有產(chǎn)品的XRD采用中國(guó)丹東射線儀器公司的TOOO型 X-射線衍射儀測(cè)試，SEM采用美國(guó)Fei公司Quanta-200型高、低真空掃描電鏡測(cè)試，磁性能采用美國(guó)Quantum Design公司的MPMS-XL-7型超導(dǎo)量子干涉磁測(cè)量系統(tǒng)測(cè)試。實(shí)施例1(1)按鐵與鈷的摩爾比例為1 2稱取氯化鈷11. 904g，硝酸鐵10. 213g和檸檬酸 21. 206g ；(2)倒入適量的無水乙醇，然后加入一定質(zhì)量的鋯球，使得球料的質(zhì)量比為 2:1;(3)設(shè)置行星磨轉(zhuǎn)數(shù)為200r/min，在行星磨中粉磨證，物料在行星磨中通過機(jī)械力作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后取出漿料，在100°c烘干，得到干凝膠；(4)將干凝膠放入高溫爐中，500°C的條件下煅燒4h，即可得到尖晶石型的磁性納米粒子Co2FeO4，如圖2所示，產(chǎn)品為正八面體形，晶粒尺寸在47. 6nm左右，圖5為該產(chǎn)品的磁滯回線，飽和磁化強(qiáng)度為26. 9emu/g。實(shí)施例2(1)按鐵與鈷的摩爾比例為2 1稱取氯化鈷5. 965g，硝酸鐵20. 188g和檸檬酸 21. 320g ；(2)倒入適量的無水乙醇，然后加入一定質(zhì)量的鋯球，使得球料的質(zhì)量比為 2:1;(3)設(shè)置行星磨轉(zhuǎn)數(shù)為400r/min，在行星磨中粉磨他，物料在行星磨中通過機(jī)械力作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后取出漿料，在100°c烘干，得到干凝膠；(4)將干凝膠放入高溫爐中，500°C的條件下煅燒4h，即可得到尖晶石型的磁性納米粒子Coi^e2O4，如圖3所示，產(chǎn)品為球形，晶粒尺寸在57nm左右，圖6為該產(chǎn)品的磁滯回線， 飽和磁化強(qiáng)度為51. ;3emu/g。實(shí)施例3(1)按鐵與鈷的摩爾比例為1 1稱取氯化鈷11.904g，硝酸鐵20. 185g和檸檬酸 21. 324g ；(2)倒入適量的無水乙醇，然后加入一定質(zhì)量的鋯球，使得球料的質(zhì)量比為2:1;(3)設(shè)置行星磨轉(zhuǎn)數(shù)為600r/min，在行星磨中粉磨10h，物料在行星磨中通過機(jī)械力作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后取出漿料，在100°c烘干，得到干凝膠；(4)將干凝膠放入高溫爐中，500°C的條件下煅燒4h，即可得到尖晶石型的磁性納米粒子COl.5Fei.504，如圖4所示，產(chǎn)品為正四面體形，晶粒尺寸在84. 5nm左右，圖7為該產(chǎn)品的磁滯回線，飽和磁化強(qiáng)度為57. 8emu/g。
權(quán)利要求
1.一種尖晶石型磁性納米粒子，其特征在于，所述的鈷鐵氧體的化學(xué)式為=CoxFeyO4，其中，x+y = 3，晶粒的平均尺寸為40 lOOnm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖晶石型磁性鈷鐵氧體納米顆粒，其特征是顆粒所表現(xiàn)出的形貌為球形、正四面體形和正八面體形，飽和磁化強(qiáng)度為25 60emu/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，所述的尖晶石型磁性鈷鐵氧體納米粒子的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)按照一定的摩爾比稱取適量的鈷鹽、鐵鹽和檸檬酸，混合均勻，然后加入適量的無水乙醇，再加入一定質(zhì)量的鋯球，使得球料的質(zhì)量比為2 1 ；(2)將步驟(1)中配好的球料裝入高能行星磨磨罐中，行星磨以200r/min 600r/min 的速度旋轉(zhuǎn)，研磨機(jī)械力作用證 10h，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到的濕凝膠，然后將濕凝膠在 100°C烘干成干凝膠；(3)將步驟( 中得到的干凝膠在500°C的條件下煅燒4h，即可得到本發(fā)明的尖晶石型的磁性鈷鐵氧體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的金屬鹽為可溶性的鈷鹽和鐵鹽，包括鈷或鐵的鹽酸鹽、硝酸鹽或硫酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)械力化學(xué)制備尖晶石型磁性鈷鐵氧體納米顆粒的方法。該方法步驟是按一定的摩爾比例稱取適量的鈷鹽、鐵鹽和檸檬酸，加入適量的無水乙醇混合均勻，加入鋯球，球料的質(zhì)量比為2∶1；配好的球料裝入高能行星磨磨罐中，以200～600r/min進(jìn)行研磨，物料在研磨機(jī)械力作用下5～10h得到濕凝膠，將濕凝膠以100℃烘干后放入高溫爐中，500℃下煅燒4h，即可得到尖晶石型的磁性鈷鐵氧體納米粒子。此鐵氧體的化學(xué)式為CoxFeyO4，其中，x+y＝3，平均晶粒尺寸為40～100nm，形貌為球形、正四面體形或者正八面體形，飽和磁化強(qiáng)度為25～60emu/g。本發(fā)明有工藝簡(jiǎn)單、耗能少、生產(chǎn)環(huán)節(jié)易控制，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)；解決現(xiàn)有技術(shù)中成本高、能耗高、過程復(fù)雜等問題。
文檔編號(hào)C04B35/626GK102276246SQ201110203198
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者張長(zhǎng)森, 楊磊 申請(qǐng)人:鹽城工學(xué)院