本發(fā)明屬磁性納米材料制備方法的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

四氧化三鐵納米顆粒具有優(yōu)異的磁性、化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性，具有廣泛的應(yīng)用前景，受到極大的關(guān)注。四氧化三鐵納米顆粒具有單疇特性和超順磁性，在高密度磁存儲(chǔ)、磁流體和微波材料等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。四氧化三鐵納米顆粒具有很好的生物相容性，在一些生命體中天然存在著四氧化三鐵納米顆粒。因此四氧化三鐵納米顆粒在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)影像、靶向給藥dna檢測(cè)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

四氧化三鐵納米顆粒的制備技術(shù)得到了廣泛的研究。目前制備四氧化三鐵納米顆粒的方法主要有共沉淀法、水熱法、微乳液法、溶膠凝膠法和高能球磨法等。高能球磨法是一種得到廣泛應(yīng)用的納米顆粒制備技術(shù)，易于進(jìn)行大批量的納米顆粒制備，并且具有工藝簡(jiǎn)單及成本低等優(yōu)點(diǎn)。高能球磨法就是在球磨罐中裝入原料和研磨球并一同封好，在高能球磨機(jī)上進(jìn)行機(jī)械研磨。在高能球磨的過程中，原料顆粒受到研磨球不斷的撞擊、擠壓，產(chǎn)生大量形變、斷裂，最終使原料顆粒細(xì)化到納米級(jí)。高能球磨法還可以促進(jìn)撞擊界面處的化學(xué)反應(yīng)。利用高能球磨法直接球磨四氧化三鐵粗顆粒制備四氧化三鐵納米顆粒的主要缺點(diǎn)是球磨時(shí)間太長(zhǎng)，有時(shí)要用幾百小時(shí)時(shí)間(參見《功能材料》增刊1998，10，375～379)。lin等報(bào)道了通過球磨二氯化鐵、三氯化鐵和氫氧化鈉來制備四氧化三鐵納米顆粒(《materialsletters2006，60，447～450》)。此方法使用的球磨時(shí)間為72小時(shí)。但是此方法中采用的二氯化鐵和三氯化鐵為無結(jié)晶水的鹽，且球磨要在惰性氣體保護(hù)的條件下進(jìn)行，這增加了制備的成本和難度。中國專利200610105304.x采用球磨二價(jià)鐵原料、三價(jià)鐵原料、固體強(qiáng)堿、分散劑和表面保護(hù)劑的方法制備了四氧化三鐵納米顆粒。此方法要用到了表面保護(hù)劑和大量強(qiáng)腐蝕性的固體強(qiáng)堿，增加了制備的成本及危險(xiǎn)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種磁性四氧化三鐵納米顆粒的高能球磨制備方法。該方法采用的含結(jié)晶水的鐵鹽為原料，通過高速球磨制備純相、磁性能好，粒徑較小的四氧化三鐵納米粉體；并且制備過程簡(jiǎn)單、球磨時(shí)間短、安全無毒、成本低。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案。

一種磁性四氧化三鐵納米粉體的高能球磨制備方法，有球磨和洗滌分離的過程，所述的洗滌分離，是將球磨后的產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后離心分離，干燥后得到磁性四氧化三鐵納米粉體；其特征在于，以九水硝酸鐵與氯化鈉按質(zhì)量比1:5～10的比例混合成為固體原料混合物；所述的球磨，是將固體原料混合物與不銹鋼研磨球一起放入球磨罐，加入無水乙醇并密封球磨罐，將球磨罐放入高能球磨機(jī)以600～1200周/分鐘的速率球磨10～20小時(shí)，得到球磨的產(chǎn)物；其中不銹鋼研磨球與固體原料混合物的質(zhì)量比為8～10:1。

所述的無水乙醇，用量按質(zhì)量計(jì)為固體原料混合物的0.25～0.8倍。

所述的洗滌分離，可以重復(fù)多次，比如3次以徹底去除氯化鈉等物質(zhì)。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：第一、本方法采用的原料簡(jiǎn)單，便宜，安全，無毒性，無強(qiáng)堿性，無腐蝕性。第二、本方法只采用一種價(jià)態(tài)的鐵鹽即可，即三價(jià)的九水硝酸鐵。本發(fā)明的高能球磨過程不只包含晶粒細(xì)化作用，還包含氧化還原反應(yīng)。高能球磨促進(jìn)酒精將部分三價(jià)鐵離子還原為二價(jià)鐵離子，促進(jìn)二價(jià)鐵離子與三價(jià)鐵離子結(jié)合生成四氧化三鐵。第三、制備過程工藝簡(jiǎn)單，易操作，制備時(shí)間短，能耗小，無污染，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品純度高，粒徑小，磁性能好，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中實(shí)施例1中磁性四氧化三鐵納米顆粒的掃描電鏡圖。

圖2為本發(fā)明中實(shí)施例1中磁性四氧化三鐵納米顆粒的xrd圖譜。

圖3為本發(fā)明中實(shí)施例2中磁性四氧化三鐵納米顆粒的掃描電鏡圖。

圖4為本發(fā)明中實(shí)施例3中磁性四氧化三鐵納米顆粒的掃描電鏡圖。

圖5為本發(fā)明中實(shí)施例4中磁性四氧化三鐵納米顆粒的掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

通過以下實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

將2g九水硝酸鐵和10g氯化鈉混合，放入不銹鋼球磨罐中，加入6ml無水乙醇，加入100g不銹鋼球，密封球磨罐。將球磨罐安裝在高能球磨機(jī)上，球磨10小時(shí)，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為600周/分。取出產(chǎn)物，利用去離子水洗滌三次，在90攝氏度下烘干，得到磁性四氧化三鐵納米顆粒粉體。圖1和圖2分別給出本實(shí)施例制得的磁性四氧化三鐵納米顆粒的掃描電鏡圖和xrd圖譜?？梢源_定磁性四氧化三鐵納米粉體產(chǎn)物為純相，平均粒徑為19nm，并測(cè)得磁化強(qiáng)度為60emu/g。

實(shí)施例2：

將2g九水硝酸鐵和10g氯化鈉混合，放入不銹鋼球磨罐中，加入6ml無水乙醇，加入100g不銹鋼球，密封球磨罐。將球磨罐安裝在高能球磨機(jī)上，擺振球磨10小時(shí)，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為1200周/分。取出產(chǎn)物，利用去離子水洗滌三次，在90攝氏度下烘干，得到磁性四氧化三鐵納米顆粒粉體。圖3給出本實(shí)施例制得的磁性四氧化三鐵納米顆粒的掃描電鏡圖。所得磁性四氧化三鐵納米粉體利用x射線衍射確定為純相，平均粒徑為14nm，測(cè)定磁化強(qiáng)度為60emu/g。

實(shí)施例3：

將1g九水硝酸鐵和10g氯化鈉混合，放入不銹鋼球磨罐中，加入6ml無水乙醇，加入100g不銹鋼球，密封球磨罐。將球磨罐安裝在高能球磨機(jī)上，球磨10小時(shí)，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為600周/分。取出產(chǎn)物，利用去離子水洗滌三次，在90攝氏度下烘干，得到磁性四氧化三鐵納米顆粒粉體。圖4給出本實(shí)施例制得的磁性四氧化三鐵納米顆粒的掃描電鏡圖。所得磁性四氧化三鐵納米粉體利用x射線衍射確定為純相，平均粒徑為16nm，測(cè)得磁化強(qiáng)度為64emu/g。

實(shí)施例4：

將2g九水硝酸鐵和10g氯化鈉混合，放入不銹鋼球磨罐中，加入10ml無水乙醇，加入100g不銹鋼球，密封球磨罐。將球磨罐安裝在高能球磨機(jī)上，擺振球磨10小時(shí)，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為600周/分。取出產(chǎn)物，利用去離子水洗滌三次，在90攝氏度下烘干，得到磁性四氧化三鐵納米顆粒粉體。圖5給出本實(shí)施例制得的磁性四氧化三鐵納米顆粒的掃描電鏡圖。所得磁性四氧化三鐵納米粉體利用x射線衍射確定為純相，平均粒徑為17nm，測(cè)得磁化強(qiáng)度為65emu/g。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明的一種磁性四氧化三鐵納米粉體的高能球磨制備方法，屬于磁性納米材料制備的技術(shù)領(lǐng)域。制備過程是首先將九水硝酸鐵與氯化鈉混合；將固體原料混合物與不銹鋼研磨球一起放入球磨罐，在球磨罐中加入少量無水乙醇，密封球磨罐，將密封的球磨罐放入高能球磨機(jī)以600～1200周/分鐘的速率擺振球磨10～20小時(shí)；將球磨后的產(chǎn)物進(jìn)行洗滌分離，干燥后得到磁性四氧化三鐵納米顆粒粉體。本發(fā)明采用簡(jiǎn)單、安全的原料，成本低，制備工藝簡(jiǎn)單，效率高，環(huán)境友好，產(chǎn)品純度高、粒徑小、磁性能好，利于產(chǎn)業(yè)化推廣。

技術(shù)研發(fā)人員：溫戈輝;李紅嬌;王曉玲;林濤;王璐
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.17
技術(shù)公布日：2017.07.07