一種硫摻雜的氧化鐵磁性顆粒磁性材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種硫摻雜的氧化鐵磁性顆粒磁性材料的制備方法，該方法包括如下步驟：（1）制備γ-Fe2O3顆粒（2）制備表面硫摻雜的γ-Fe2O3顆粒，（3）制備碳包覆的復(fù)合磁性材料。本發(fā)明制備的磁性材料，采用硫?qū)ρ趸F進(jìn)行包覆，來提高的磁性能和分散性，并采用碳包覆工藝的形成內(nèi)穩(wěn)定的外殼結(jié)構(gòu)，大大提高耐腐蝕性能，并降低磁性材料在使用中的損耗。
【專利說明】一種硫摻雜的氧化鐵磁性顆粒磁性材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉一種硫摻雜的氧化鐵磁性顆粒磁性材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]磁性納米材料在高密度磁記錄器件、磁流體、水的凈化、磁共振成像、革El向藥物載體、磁高熱療法、催化劑等領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用。鐵基磁性材料是其中的重要一員，特別是鐵基磁性材料的氧化鐵。
[0003]裸露的氧化鐵顆粒因?yàn)楦叩幕瘜W(xué)反應(yīng)活性非常容易被腐蝕。迄今為止，解決方法是:用物理、化學(xué)方法處理納米顆粒表面，在粒子表面通常包覆一層無機(jī)或有機(jī)物，提升其穩(wěn)定性、水分散性與生物相容性。從磁性微球的應(yīng)用角度出發(fā)，為提高微球的膠體穩(wěn)定性，調(diào)控其表面親、疏水性質(zhì)及其與特定生物分子的結(jié)合能力方面考慮，都需要對磁性微球進(jìn)行表面功能化修飾。
[0004]在之前的許多研宄中，許多無機(jī)和有機(jī)材料被用來保護(hù)磁性粒子，例如:表面活性劑/高分子殼層和S12殼層，都被用來包覆磁性粒子。但是表面活性劑或者高分子殼層在空氣中不是很穩(wěn)定，而且容易被酸溶液侵蝕，導(dǎo)致飽和磁化強(qiáng)度的損失。薄高分子殼層也不能完全阻止尚反應(yīng)活性納米磁性粒子的氧化；另外尚分子殼層在尚溫下有其固有的不穩(wěn)定性，這種不穩(wěn)定性甚至可以被磁性粒子所催化加劇。而S12殼層雖然具有良好的化學(xué)惰性、膠體穩(wěn)定性和生物相容性等特點(diǎn)，但是在堿性環(huán)境中不穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種硫摻雜的氧化鐵磁性顆粒磁性材料的制備方法，該方法制備的磁性材料材料表面具有比表面積大的碳包覆層、內(nèi)核具有含量高且磁性能優(yōu)異的硫摻雜的氧化鐵等特點(diǎn)，使得該材料具有較好的耐酸性以及優(yōu)越的磁性能。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種硫摻雜的氧化鐵磁性顆粒磁性材料的制備方法，該方法包括如下步驟:
(1)制備y-Fe2O3顆粒
配制l-2mol/L的FeCl3水溶液，配制2-3mol/L的MgCl 2水溶液，根據(jù)每升MgCl 2水溶液加入2-4mol HCl的比例加入HCl得到混合液一，另外配制l-2mol/L的KOH水溶液，根據(jù)Fe3+與Mg 2+的摩爾比為2-3:1，量取所述FeCl 3水溶液與所述混合液一，配制成混合液二，根據(jù)FeCl3、1%(:12與KOH的摩爾比為1-2:1:15-20，量取所述KOH水溶液，在攪拌下將所述混合液二快速倒入所述KOH水溶液中，在攪拌下加熱到沸騰，保持沸騰10-15min，然后停止加熱，自然冷卻，冷卻過程中氫氧化物前驅(qū)體沉淀析出，待沉淀過程結(jié)束后進(jìn)行離心分離，倒掉清液，得到氫氧化物前驅(qū)體，在真空下燒結(jié)得到Y(jié)-Fe2O3顆粒；
(2)制備表面硫摻雜的γ-Fe2O3顆粒
將上述制備的Y-Fe2O3顆粒分散到甲苯和N，N-甲基甲酰胺的混合溶液中，其中，甲苯和N，N-二甲基甲酰胺的體積比為1:4-6，超聲分散均勻，然后加入過量的2-(4-氯磺酰苯基)-乙基三甲氧基硅烷的二氯甲烷溶液，以使其充分反應(yīng)，所述Y-Fe2O3與2-(4-氯磺酰苯基)-乙基三甲氧基硅烷的二氯甲烷溶液的質(zhì)量比為1:5-10，在45-50 °C下持續(xù)攪拌通過娃燒化反應(yīng)得到表面摻雜硫的Y-Fe2O3顆粒；
(3)制備碳包覆的復(fù)合磁性材料
將含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-8 %丙烯腈低聚物的丙酮溶液加入上述表面摻雜硫的Y-Fe2O3顆粒中，質(zhì)量比為丙烯腈低聚物:磁性氧化鐵為0.02-0.05:1，混合均勻，蒸發(fā)溶劑，室溫干燥；在220-240°C恒溫固化3-5h，球磨后，在惰性氣氛保護(hù)下，在750-800 °C鍛燒溫度煅燒6-10h，得到產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明制備的磁性材料，采用硫?qū)ρ趸F進(jìn)行包覆，來提高的磁性能和分散性，并采用碳包覆工藝的形成內(nèi)穩(wěn)定的外殼結(jié)構(gòu)，大大提高耐腐蝕性能，并降低磁性材料在使用中的損耗。

【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例一
配制lmol/L的FeClyK溶液，配制2mol/L的MgCl 2水溶液，根據(jù)每升MgCl 2水溶液加入2mol HCl的比例加入HCl得到混合液一，另外配制lmol/L的KOH水溶液，根據(jù)Fe3+與Mg2+的摩爾比為2:1，量取所述FeCl3水溶液與所述混合液一，配制成混合液二，根據(jù)FeCl 3、1%(:12與KOH的摩爾比為1: 1:15，量取所述KOH水溶液，在攪拌下將所述混合液二快速倒入所述KOH水溶液中，在攪拌下加熱到沸騰，保持沸騰lOmin，然后停止加熱，自然冷卻，冷卻過程中氫氧化物前驅(qū)體沉淀析出，待沉淀過程結(jié)束后進(jìn)行離心分離，倒掉清液，得到氫氧化物前驅(qū)體，在真空下燒結(jié)得到Y(jié)-Fe2O3顆粒。
[0009]將上述制備的Y-Fe2O3顆粒分散到甲苯和N，N_甲基甲酰胺的混合溶液中，其中，甲苯和N，N-二甲基甲酰胺的體積比為1:4，超聲分散均勻，然后加入過量的2-(4-氯磺酰苯基)-乙基三甲氧基硅烷的二氯甲烷溶液，以使其充分反應(yīng)，所述Y-Fe2O3與2-(4-氯磺酰苯基)-乙基三甲氧基硅烷的二氯甲烷溶液的質(zhì)量比為1:5，在45°C下持續(xù)攪拌通過硅烷化反應(yīng)得到表面摻雜硫的Y-Fe2O3顆粒。
[0010]將含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %丙烯腈低聚物的丙酮溶液加入上述表面摻雜硫的Y-Fe2O3顆粒中，質(zhì)量比為丙烯腈低聚物:磁性氧化鐵為0.02:1，混合均勻，蒸發(fā)溶劑，室溫干燥；在220°C恒溫固化5h，球磨后，在惰性氣氛保護(hù)下，在750 °C鍛燒溫度煅燒10h，得到產(chǎn)品。
[0011]實(shí)施例二
配制2mol/L的FeClyK溶液，配制3mol/L的MgCl 2水溶液，根據(jù)每升MgCl 2水溶液加入4mol HCl的比例加入HCl得到混合液一，另外配制2mol/L的KOH水溶液，根據(jù)Fe3+與Mg2+的摩爾比為3:1，量取所述FeCl3水溶液與所述混合液一，配制成混合液二，根據(jù)FeCl 3、1%(:12與KOH的摩爾比為2:1:20，量取所述KOH水溶液，在攪拌下將所述混合液二快速倒入所述KOH水溶液中，在攪拌下加熱到沸騰，保持沸騰15min，然后停止加熱，自然冷卻，冷卻過程中氫氧化物前驅(qū)體沉淀析出，待沉淀過程結(jié)束后進(jìn)行離心分離，倒掉清液，得到氫氧化物前驅(qū)體，在真空下燒結(jié)得到Y(jié)-Fe2O3顆粒。
[0012]將上述制備的Y-Fe2O3顆粒分散到甲苯和N，N_甲基甲酰胺的混合溶液中，其中，甲苯和N，N-二甲基甲酰胺的體積比為1:6，超聲分散均勻，然后加入過量的2-(4-氯磺酰苯基)-乙基三甲氧基硅烷的二氯甲烷溶液，以使其充分反應(yīng)，所述Y-Fe2O3與2-(4-氯磺酰苯基)-乙基三甲氧基硅烷的二氯甲烷溶液的質(zhì)量比為1:10，在50°C下持續(xù)攪拌通過硅燒化反應(yīng)得到表面摻雜硫的Y-Fe2O3顆粒。
[0013]將含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8 %丙烯腈低聚物的丙酮溶液加入上述表面摻雜硫的Y -Fe2O3顆粒中，質(zhì)量比為丙烯腈低聚物:磁性氧化鐵為0.05:1，混合均勻，蒸發(fā)溶劑，室溫干燥；在240°C恒溫固化3h，球磨后，在惰性氣氛保護(hù)下，在800 °C鍛燒溫度煅燒6h，得到產(chǎn)品。
[0014]比較例
配制 FeClyK溶液(40ml，lmol/L)即溶液 a ;配制 Mg (NO 3) 2水溶液(10ml，2mol/L)，加入HCl (4.2mL, 12mol/L)得到溶液b ;配制NaOH水溶液(500mL，0.7mol/L)即溶液C。將所述溶液a與所述溶液b混合，配制成FeC13/Mg (N03) 2混合液，即溶液d ;在攪拌下將所述溶液d快速倒入所述溶液c中，配制成反應(yīng)液e ;在電爐上將所述反應(yīng)液e加熱至沸騰，保持沸騰5分鐘，然后停止加熱；從電爐上取下所述反應(yīng)液e，自然冷卻至室溫，約兩小時后紅褐色沉淀氫氧化物前驅(qū)體完全析出。配制FeCl2水溶液(400mL，0.25mol/L)即溶液f，ZnCl 2水溶液(50mL，0.5mol/L)即溶液g ;將所述的氫氧化物前驅(qū)體分散到所述溶液f中，配制成混合液h，F(xiàn)eCl2與氫氧化物前驅(qū)體制備時的NaOH的摩爾比為1:3.5 ;在攪拌下將所述混合液h加熱至沸騰，保持沸騰20分鐘；在攪拌下將所述溶液g加至沸騰的所述混合液h中，得到混合液i ;在攪拌下繼續(xù)保持所述混合液i沸騰10分鐘，然后停止加熱；使所述混合液i自然冷卻至室溫，2小時后納米微粒以沉淀物j的形式完全析出。倒掉沉淀析出后的上部清液，用體積為沉淀物j的5倍量的丙酮與其混合，充分?jǐn)嚢韬笤龠M(jìn)行離心分離，此步驟重復(fù)進(jìn)行3次。將清洗后的沉淀物j移入真空干燥器中干燥，24小時后得γ -Fe2O3AnFe2O4磁性復(fù)合納米微粒粉體。
[0015]對實(shí)施例1-2及比較例的磁性材料進(jìn)行磁性能測試。測試結(jié)果顯示:實(shí)施例1-2得到的磁性材料的的飽和磁場比比較例提高了 10.5-14.2emu/g以上，在PH值為5的酸性環(huán)境中的使用壽命提尚40%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種硫摻雜的氧化鐵磁性顆粒磁性材料的制備方法，該方法包括如下步驟: (1)制備rT-Fe2O3顆粒 配制l-2mol/L的FeCl3水溶液，配制2-3mol/L的MgCl 2水溶液，根據(jù)每升MgCl 2水溶液加入2-4mol HCl的比例加入HCl得到混合液一，另外配制l-2mol/L的KOH水溶液，根據(jù)Fe3+與Mg 2+的摩爾比為2-3:1，量取所述FeCl 3水溶液與所述混合液一，配制成混合液二，根據(jù)FeCl3、1%(:12與KOH的摩爾比為1-2:1:15-20，量取所述KOH水溶液，在攪拌下將所述混合液二快速倒入所述KOH水溶液中，在攪拌下加熱到沸騰，保持沸騰10-15min，然后停止加熱，自然冷卻，冷卻過程中氫氧化物前驅(qū)體沉淀析出，待沉淀過程結(jié)束后進(jìn)行離心分離，倒掉清液，得到氫氧化物前驅(qū)體，在真空下燒結(jié)得到Y(jié)-Fe2O3顆粒； (2)制備表面硫摻雜的γ-Fe2O3顆粒 將上述制備的Y-Fe2O3顆粒分散到甲苯和N，N-甲基甲酰胺的混合溶液中，其中，甲苯和N，N-二甲基甲酰胺的體積比為1:4-6，超聲分散均勻，然后加入過量的2-(4-氯磺酰苯基)-乙基三甲氧基硅烷的二氯甲烷溶液，以使其充分反應(yīng)，所述Y-Fe2O3與2-(4-氯磺酰苯基)-乙基三甲氧基硅烷的二氯甲烷溶液的質(zhì)量比為1:5-10，在45-50 °C下持續(xù)攪拌通過娃燒化反應(yīng)得到表面摻雜硫的Y-Fe2O3顆粒； (3)制備碳包覆的復(fù)合磁性材料 將含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-8 %丙烯腈低聚物的丙酮溶液加入上述表面摻雜硫的Y-Fe2O3顆粒中，質(zhì)量比為丙烯腈低聚物:磁性氧化鐵為0.02-0.05:1，混合均勻，蒸發(fā)溶劑，室溫干燥；在220-240°C恒溫固化3-5h，球磨后，在惰性氣氛保護(hù)下，在750-800 °C鍛燒溫度煅燒6-10h，得到產(chǎn)品。
【文檔編號】C04B35/26GK104446420SQ201410795123
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月20日
【發(fā)明者】張仁超 申請人:張仁超