專利名稱：錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟磁材料的制備技術(shù)，特別是一種錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法。
二
背景技術(shù)：
錳鋅鐵氧體是具有尖晶石結(jié)構(gòu)的軟磁鐵氧體材料。與同類型的磁性金屬材料相比，它具有電阻率高，渦流損耗小，居里溫度低等特點。因其具有高磁導(dǎo)率、低矯頑力和低功率損耗等物理化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)，主要用來制造高頻變壓器、感應(yīng)器、記錄磁頭和噪聲濾波器等。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，對磁性材料性能的要求也越來越高，適用于不同場合的高品質(zhì)磁性材料的制備研究越來越受到人們的廣泛關(guān)注。
目前，國內(nèi)外制備錳鋅鐵氧體納米材料的主要方法有共沉淀法、煅燒法、超臨界法、水熱法、溶膠—凝膠法、微乳液法、自蔓延高溫合成法、冷凍干燥法等。其中，以NH3·H2O為沉淀劑(Rath C，Preparation and Characterization of Nanosize Mn-Zn ferrite，J.Magn.Mater，1999)用共沉淀法制備了10nm左右的錳鋅鐵氧體納米粒子；以NaOH為沉淀劑(桑商斌，添加劑對錳鋅鐵氧體納米晶水熱制備的影響，中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000)用水熱法制備了10～20nm的錳鋅鐵氧體納米粒子，并研究了添加劑對錳鋅鐵氧體納米粒子水熱制備的影響；用水—CTAB-己醇微乳液法(D Makovec，The preparation ofMnZn-ferrite nanoparticles in water-CTAB-hexanol microemulsions，NANOTECHNOLOGY，2004)制備了錳鋅鐵氧體納米粒子，確定了微乳液體系穩(wěn)定的范圍，并研究了液相中離子的濃度、反應(yīng)的溫度、體系的PH值等因素對產(chǎn)物的結(jié)晶狀況、粒徑大小和分散性等的影響，制備了粒徑大小為3～5nm的錳鋅鐵氧體納米粒子。
錳鋅鐵氧體成份組成不同、粒徑大小及顆粒形狀不同，所得產(chǎn)品的性能各不相同。上述方法仍存在各種技術(shù)缺陷，使產(chǎn)品的性能不能滿足使用要求，如共沉淀法生成的產(chǎn)物粒徑分布很不均勻，煅燒法生成的產(chǎn)物團聚嚴重，微乳液法的產(chǎn)率太低。
三

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種滿足粒徑分布均勻、平均粒徑小、材料組份可精確控制、居里溫度低的錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法，包括以下步驟1.1稱取二價錳鹽、鋅鹽和三價鐵鹽的反應(yīng)原料，該二價錳鹽、鋅鹽和三價鐵鹽的摩爾比為x∶1-x∶2，其中，0＜x＜1；1.2在稱取的反應(yīng)原料中加入去離子水，充分攪拌；1.3在攪拌后的反應(yīng)溶液中滴加氨水溶液，直至反應(yīng)溶液的PH值為8.0～12.0；1.4對反應(yīng)溶液進行水熱反應(yīng)后，洗滌、烘干得到錳鋅鐵氧體納米材料，即MnxZn1-xFe2O4納米材料，其中，0＜x＜1。
本發(fā)明錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法中，反應(yīng)原料中的二價錳鹽為二氯化錳、硫酸錳或硝酸錳。
本發(fā)明錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法中，反應(yīng)原料中的鋅鹽為二氯化鋅、硫酸鋅或硝酸鋅。
本發(fā)明錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法中，反應(yīng)原料中的三價鐵鹽為三氯化鐵、硫酸鐵或硝酸鐵。
本發(fā)明錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法中，水熱反應(yīng)的溫度為100～300℃，反應(yīng)時間為1～20小時。
本發(fā)明錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法中，水熱反應(yīng)在高壓反應(yīng)釜中進行，該高壓反應(yīng)釜的轉(zhuǎn)速為300～1500轉(zhuǎn)/分鐘、反應(yīng)溫度為150～250℃，反應(yīng)時間為2～10小時。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是(1)反應(yīng)是在高溫高壓條件下進行，可實現(xiàn)在常溫常壓下不能進行的反應(yīng)；(2)改變反應(yīng)條件，如原料的配比和濃度、沉淀劑的種類和濃度、PH值、溫度、時間等，可以得到具有不同組成、形貌和顆粒大小的產(chǎn)物；(3)產(chǎn)物為晶態(tài)，無需焙燒晶化，可以減少在焙燒過程中難以避免的團聚現(xiàn)象。
四


附圖是本發(fā)明的錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法的流程圖。
五
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
結(jié)合附圖，本發(fā)明錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法，包括以下步驟
1.1稱取二價錳鹽、鋅鹽和三價鐵鹽的反應(yīng)原料，該二價錳鹽、鋅鹽和三價鐵鹽的摩爾比為x∶1-x∶2，其中，0＜x＜1；1.2在稱取的反應(yīng)原料中加入去離子水，充分攪拌；1.3在攪拌后的反應(yīng)溶液中滴加氨水溶液，直至反應(yīng)溶液的PH值為8.0～12.0；1.4對反應(yīng)溶液進行水熱反應(yīng)后，洗滌、烘干得到錳鋅鐵氧體納米材料，即MnxZn1-xFe2O4，其中，0＜x＜1。該水熱反應(yīng)是在高壓反應(yīng)釜中進行的，水熱反應(yīng)的溫度為100～300℃，反應(yīng)時間為1～20小時。
其具體實施例如下實施例1錳鋅鐵氧體是具有尖晶石結(jié)構(gòu)的軟磁鐵氧體材料，它的化學(xué)式為MnxZn1-xFe2O4?，F(xiàn)取x＝0.2，即Mn0.2Zn0.8Fe2O4納米粒子的制備步驟如下1、根據(jù)分子式中金屬物質(zhì)的摩爾比，準確稱取MnSO4·H2O 0.3380克，Zn(NO3)2·6H2O2.3799克和FeCl3·6H2O 5.4060克。
2、將其全部轉(zhuǎn)移到燒杯中，加入去離子水，使其體積達到300mL，充分機械攪拌。
3、繼續(xù)機械攪拌，以1mL/min的速度滴加2mol/L的氨水溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值為9，然后將其全部轉(zhuǎn)入0.5L高壓反應(yīng)釜中。設(shè)定高壓反應(yīng)釜的轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘、反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)2小時。
4、反應(yīng)完成后，通入循環(huán)水將產(chǎn)物冷卻到室溫，用真空泵將反應(yīng)物抽出，分別用去離子水和無水乙醇洗滌3～4次，然后離心、烘干，得到Mn0.2Zn0.8Fe2O4納米材料。
5、將得到的產(chǎn)物進行XRD檢測，檢測結(jié)果為產(chǎn)物是結(jié)晶很好的Mn0.2Zn0.8Fe2O4；將得到的產(chǎn)物進行TEM檢測，檢測結(jié)果為粒子的粒徑大小為10～20nm。
實施例2錳鋅鐵氧體是具有尖晶石結(jié)構(gòu)的軟磁鐵氧體材料，它的化學(xué)式為MnxZn1-xFe2O4?，F(xiàn)取x＝0.55，即Mn0.55Zn0.45Fe2O4納米粒子的制備步驟如下1、根據(jù)分子式中金屬物質(zhì)的摩爾比，準確稱取MnCl2·4H2O 1.0885克，ZnSO4·7H2O1.2535克和Fe(NO3)3·9H2O 8.08克。
2、將其全部轉(zhuǎn)移到燒杯中，加入去離子水，使其體積達到250mL，充分機械攪拌。
3、繼續(xù)機械攪拌，以1.5mL/min的速度滴加1.5mol/L的氨水溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值為10，然后將其全部轉(zhuǎn)入0.5L高壓反應(yīng)釜中。設(shè)定高壓反應(yīng)釜的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘、反應(yīng)溫度為150℃，反應(yīng)4小時。
4、反應(yīng)完成后，通入循環(huán)水將產(chǎn)物冷卻到室溫，用真空泵將反應(yīng)物抽出，分別用去離子水和無水乙醇洗滌3～4次，然后離心、烘干，得到Mn0.55Zn0.45Fe2O4內(nèi)米材料。
5、將得到的產(chǎn)物進行XRD檢測，檢測結(jié)果為產(chǎn)物是結(jié)晶很好的Mn0.55Zn0.45Fe2O4；將得到的產(chǎn)物進行TEM檢測，檢測結(jié)果為粒子的粒徑大小為10～20nm。
實施例3錳鋅鐵氧體是具有尖晶石結(jié)構(gòu)的軟磁鐵氧體材料，它的化學(xué)式為MnxZn1-xFe2O4。現(xiàn)取x＝0.9，即Mn0.9Zn0.1Fe2O4納米粒子的制備步驟如下1、根據(jù)分子式中金屬物質(zhì)的摩爾比，準確稱取MnSO4·H2O 1.5212克，ZnCl20.1363克和Fe(NO3)3·9H2O 8.08克。
2、將其全部轉(zhuǎn)移到燒杯中，加入去離子水，使其體積達到300mL，充分機械攪拌。
3、繼續(xù)機械攪拌，以1mL/min的速度滴加3mol/L的氨水溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值為10.5，然后將其全部轉(zhuǎn)入0.5 L高壓反應(yīng)釜中。設(shè)定高壓反應(yīng)釜的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘、反應(yīng)溫度為220℃，反應(yīng)3小時。
4、反應(yīng)完成后，通入循環(huán)水將產(chǎn)物冷卻到室溫，用真空泵將反應(yīng)物抽出，分別用去離子水和無水乙醇洗滌3～4次，然后離心、烘干，得到Mn0.9Zn0.1Fe2O4內(nèi)米材料。
5、將得到的產(chǎn)物進行XRD檢測，檢測結(jié)果為產(chǎn)物是結(jié)晶很好的Mn0.9Zn0.1Fe2O4；將得到的產(chǎn)物進行TEM檢測，檢測結(jié)果為粒子的粒徑大小為10～20nm。
對于不同摩爾比的錳鋅鐵氧體MnxZn1-xFe2O4，其制備步驟同上。
權(quán)利要求
1.一種錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟1.1稱取二價錳鹽、鋅鹽和三價鐵鹽的反應(yīng)原料，該二價錳鹽、鋅鹽和三價鐵鹽的摩爾比為x∶1-x∶2，其中，0＜x＜1；1.2在稱取的反應(yīng)原料中加入去離子水，充分攪拌；1.3在攪拌后的反應(yīng)溶液中滴加氨水溶液，直至反應(yīng)溶液的PH值為8.0～12.0；1.4對反應(yīng)溶液進行水熱反應(yīng)后，洗滌、烘干得到錳鋅鐵氧體納米材料，即MnxZn1-xFe2O4納米材料，其中，0＜x＜1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法，其特征在于反應(yīng)原料中的二價錳鹽為二氯化錳、硫酸錳或硝酸錳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法，其特征在于反應(yīng)原料中的鋅鹽為二氯化鋅、硫酸鋅或硝酸鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法，其特征在于反應(yīng)原料中的三價鐵鹽為三氯化鐵、硫酸鐵或硝酸鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法，其特征在于水熱反應(yīng)的溫度為100～300℃，反應(yīng)時間為1～20小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法，其特征在于水熱反應(yīng)在高壓反應(yīng)釜中進行，該高壓反應(yīng)釜的轉(zhuǎn)速為300～1500轉(zhuǎn)/分鐘、反應(yīng)溫度為150～250℃，反應(yīng)時間為2～10小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種錳鋅鐵氧體納米材料的制備方法。其包括以下步驟稱取二價錳鹽、鋅鹽和三價鐵鹽的反應(yīng)原料，該二價錳鹽、鋅鹽和三價鐵鹽的摩爾比為x∶1－x∶2，其中，0＜x＜1；在稱取的反應(yīng)原料中加入去離子水，充分攪拌；在攪拌后的反應(yīng)溶液中滴加氨水溶液，直至反應(yīng)溶液的pH值為8.0～12.0；對反應(yīng)溶液進行水熱反應(yīng)后，洗滌、烘干得到錳鋅鐵氧體納米材料，即Mn
文檔編號C01G49/02GK1986426SQ200510123168
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者宣益民, 李強, 楊崗 申請人:南京理工大學(xué)