一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，將三價(jià)可溶性鐵鹽和二價(jià)可溶性鐵鹽均加入到鹽酸中，形成均勻的混合溶液，強(qiáng)力攪拌下，將該混合溶液滴加入NaOH溶液中，反應(yīng)完全后，沉淀用磁力吸引，并用去離子水與乙醇各洗滌數(shù)次，50～90℃下真空干燥，即得到超順磁性四氧化三鐵納米片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法操作簡單，無需惰性氣體保護(hù)，室溫下進(jìn)行，反應(yīng)條件更為簡單，易于操作。本發(fā)明用反相共沉淀法制備的四氧化三鐵納米片尺寸更小，直徑在10～30nm，飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到77.8emu/g，剩磁為0，制備的四氧化三鐵納米片具有超順磁性，有利于其在生物醫(yī)藥和生物工程領(lǐng)域的應(yīng)用。
【專利說明】一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種非惰性氣氛下合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]納米Fe3O4具有與生物組織的相容性以及與尺寸和形貌有關(guān)的電學(xué)和磁學(xué)性能，使它在磁性墨水、電子與生物敏感材料、磁流體和磁記錄材料、高密度磁記錄介質(zhì)和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。從而成為廣大科研工作者研究的熱點(diǎn)之一。由于超順磁性四氧化三鐵納米材料在生物醫(yī)藥、免疫、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景，制備超順磁性納米材料也成為大家研究的重點(diǎn)之一。
[0003]目前采用各種物理、化學(xué)方法已制備了單分散性的Fe3O4納米顆粒、八面體、納米棒、納米線、納米鏈、納米管、納米錐陣列、空心微球、三維超晶格和納米花等納米結(jié)構(gòu)。由于Fe3O4的反尖晶石結(jié)構(gòu)和固有的磁性，二維結(jié)構(gòu)納米片的制備被認(rèn)為是非常困難的?，F(xiàn)有技術(shù)公開的文獻(xiàn)中關(guān)于制備四氧化三鐵納米片及其組裝體的方法有:微波輔助法，溶劑熱法，液相化學(xué)氧化法等。通過這些方法獲得的產(chǎn)物的尺寸大、分散性較差且反應(yīng)要求較苛刻，工藝較復(fù)雜。且在制備過程中，通常選用氯化亞鐵作為原料，因其在空氣中極易氧化，反應(yīng)過程中必須要加惰性氣氛進(jìn)行保護(hù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，該方法無需在惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行，且制備的納米片分散性較好。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，將三價(jià)可溶性鐵鹽和二價(jià)可溶性鐵鹽均加入到鹽酸中，形成均勻的混合溶液，強(qiáng)力攪拌下，將該混合溶液滴加入NaOH溶液中，反應(yīng)完全后，沉淀用磁力吸引，并用去離子水與乙醇各洗滌數(shù)次，50?90°C下真空干燥，即得到超順磁性四氧化三鐵納米片。
[0007]該方法具體包括以下步驟:
[0008](I)將三價(jià)可溶性鐵鹽和二價(jià)可溶性鐵鹽均加入到鹽酸中，然后加入一定量的水，配制成混合溶液，其中三價(jià)可溶性鐵鹽與二價(jià)可溶性鐵鹽的摩爾比為5:1?3: 2，三價(jià)可溶性鐵鹽、二價(jià)可溶性鐵鹽及鹽酸的摩爾比為4: 2:1?8: 4: 3，鹽酸與水的摩爾比為 1: 120 ?1: 140 ;
[0009](2)將步驟⑴得到的混合溶液在劇烈攪拌下，滴加入含有油酸的NaOH溶液中，反應(yīng)完全后，沉淀用磁力吸引，并用乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，50?90°C下真空干燥，即得到超順磁性四氧化三鐵納米片，其中NaOH溶液的濃度為0.5mol/L?2.0moI/L,油酸與氫氧化鈉的摩爾比為1: 10?1: 50。
[0010]作為優(yōu)選，所述的三價(jià)可溶性鐵鹽選自氯化鐵、硫酸鐵、硫氰化鐵或草酸鐵。
[0011]作為優(yōu)選，所述的二價(jià)可溶性鐵鹽為硫酸亞鐵。
[0012]作為優(yōu)選，所述的NaOH溶液與混合溶液的體積比為1: 20?1:1。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法操作簡單，無需惰性氣體保護(hù)，室溫下進(jìn)行，反應(yīng)條件更為簡單，易于操作。本發(fā)明用反相共沉淀法制備的四氧化三鐵納米片尺寸更小，直徑在10?30nm，飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到77.8emu/g，剩磁為0，制備的四氧化三鐵納米片具有超順磁性，有利于其在生物醫(yī)藥和生物工程領(lǐng)域的應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為實(shí)施例1制備的超順磁性四氧化三鐵納米片的透射電子顯微鏡(TEM)圖；
[0015]圖2為實(shí)施例1制備的超順磁性四氧化三鐵納米片的X射線粉末衍射(XRD)圖；
[0016]圖3為實(shí)施例1制備的超順磁性四氧化三鐵納米片的磁滯回線圖(VSM)。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]實(shí)施例1
[0019]一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，其步驟如下:
[0020](I)室溫下，將三價(jià)可溶性鐵鹽(氯化鐵)和二價(jià)可溶性鐵鹽(硫酸亞鐵)加入到一定量的鹽酸中，然后加入一定量的水中配制成一定濃度的混合溶液，該混合溶液需要磁力攪拌數(shù)小時(shí)形成均勻的混合溶液，其中三價(jià)可溶性鐵鹽與二價(jià)可溶性鐵鹽的摩爾比為5: 1，三價(jià)可溶性鐵鹽、二價(jià)可溶性鐵鹽及鹽酸的摩爾比為4: 2: 1，鹽酸與水的摩爾比為 1: 140。
[0021](2)將步驟(I)得到的混合溶液在磁力攪拌器的劇烈攪拌下滴加入含有一定量油酸的0.5mol/L NaOH溶液中，油酸與氫氧化鈉的摩爾比為1: 20，NaOH溶液與混合溶液的體積比為1: 10，反應(yīng)完全后，沉淀用磁力吸引，并用乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，50?90°C下真空干燥后，即得到超順磁性四氧化三鐵納米片。
[0022]本實(shí)施例制得的超順磁性四氧化三鐵納米片的透射電子顯微鏡圖如圖1所示，從圖1可以看出，超順磁性四氧化三鐵納米片呈片狀結(jié)構(gòu)，納米片尺寸在10-30nm之間，納米片的尺寸均勻，形狀規(guī)整。
[0023]本實(shí)施例制得的超順磁性四氧化三鐵納米片的X射線粉末衍射圖如圖2所示，從圖中可以看出，產(chǎn)物為面心立方相磁鐵礦F e 3 O4，所有衍射峰均與標(biāo)準(zhǔn)卡片(J CP D SN0.89-3854)吻合。說明產(chǎn)物純凈，無雜質(zhì)。與標(biāo)準(zhǔn)譜圖相比，本產(chǎn)品的XRD圖譜衍射峰出現(xiàn)明顯寬化現(xiàn)象，說明產(chǎn)品尺寸小。根據(jù)Scherrer公式,計(jì)算得到產(chǎn)品尺寸在28nm,這與透射電鏡(圖1)觀察到的結(jié)果一致。
[0024]本實(shí)施例制得的超順磁性四氧化三鐵納米片的磁滯回線圖如圖3所示，從圖中可以看出，產(chǎn)品的飽和磁化強(qiáng)度為77.8emu/g，說明產(chǎn)品可以利用磁場進(jìn)行分離；剩磁為0，說明產(chǎn)品具有超順磁性，在撤銷外磁場后，可以重新分散，避免團(tuán)聚，有利于其在生物工程和生物免疫領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0025]實(shí)施例2
[0026]一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，其步驟如下:
[0027](I)室溫下，將三價(jià)可溶性鐵鹽(硫酸鐵)和二價(jià)可溶性鐵鹽(硫酸亞鐵)加入到一定量的鹽酸中，然后加入一定量的水中配制成一定濃度的混合溶液，該混合溶液需要磁力攪拌數(shù)小時(shí)形成均勻的混合溶液，其中三價(jià)可溶性鐵鹽與二價(jià)可溶性鐵鹽的摩爾比為3: 2，三價(jià)可溶性鐵鹽、二價(jià)可溶性鐵鹽及鹽酸的摩爾比為8: 4: 3，鹽酸與水的摩爾比為 1: 120。
[0028](2)將步驟(I)得到的混合溶液在磁力攪拌器的劇烈攪拌下滴加入含有一定量油酸的2.0mol/L NaOH溶液中，油酸與氫氧化鈉的摩爾比為1: 50，NaOH溶液與混合溶液的體積比為1: 20，反應(yīng)完全后，沉淀用磁力吸引，并用乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，50?90°C下真空干燥后，即得到超順磁性四氧化三鐵納米片。
[0029]實(shí)施例3
[0030]一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，其步驟如下:
[0031 ] (I)室溫下，將三價(jià)可溶性鐵鹽(硫氰化鐵)和二價(jià)可溶性鐵鹽(硫酸亞鐵)加入到一定量的鹽酸中，然后加入一定量的水中配制成一定濃度的混合溶液，該混合溶液需要磁力攪拌數(shù)小時(shí)形成均勻的混合溶液，其中三價(jià)可溶性鐵鹽與二價(jià)可溶性鐵鹽的摩爾比為
3: 1，三價(jià)可溶性鐵鹽、二價(jià)可溶性鐵鹽及鹽酸的摩爾比為8: 4: 2.5，鹽酸與水的摩爾比為I: 130。
[0032](2)將步驟(I)得到的混合溶液在磁力攪拌器的劇烈攪拌下滴加入含有一定量油酸的1.5mol/L NaOH溶液中，油酸與氫氧化鈉的摩爾比為1: 10，NaOH溶液與混合溶液的體積比為1: 1，反應(yīng)完全后，沉淀用磁力吸引，并用乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，50?90°C下真空干燥后，即得到超順磁性四氧化三鐵納米片。
[0033]實(shí)施例4
[0034]一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，其步驟如下:
[0035](I)室溫下，將三價(jià)可溶性鐵鹽(草酸鐵)和二價(jià)可溶性鐵鹽(硫酸亞鐵)加入到一定量的鹽酸中，然后加入一定量的水中配制成一定濃度的混合溶液，該混合溶液需要磁力攪拌數(shù)小時(shí)形成均勻的混合溶液，其中三價(jià)可溶性鐵鹽與二價(jià)可溶性鐵鹽的摩爾比為
4: 1，三價(jià)可溶性鐵鹽、二價(jià)可溶性鐵鹽及鹽酸的摩爾比為8: 4: 3，鹽酸與水的摩爾比為 I: 135。
[0036](2)將步驟(I)得到的混合溶液在磁力攪拌器的劇烈攪拌下滴加入含有一定量油酸的l.0mol/L NaOH溶液中，油酸與氫氧化鈉的摩爾比為1: 30，NaOH溶液與混合溶液的體積比為1: 5，反應(yīng)完全后，沉淀用磁力吸引，并用乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，50?90°C下真空干燥后，即得到超順磁性四氧化三鐵納米片。
【權(quán)利要求】
1.一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，其特征在于，將三價(jià)可溶性鐵鹽和二價(jià)可溶性鐵鹽均加入到鹽酸中，形成均勻的混合溶液，強(qiáng)力攪拌下，將該混合溶液滴加入NaOH溶液中，反應(yīng)完全后，沉淀用磁力吸引，并用去離子水與乙醇各洗滌數(shù)次，50?90°C下真空干燥，即得到超順磁性四氧化三鐵納米片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟: (1)將三價(jià)可溶性鐵鹽和二價(jià)可溶性鐵鹽均加入到鹽酸中，然后加入一定量的水，配制成混合溶液，其中三價(jià)可溶性鐵鹽與二價(jià)可溶性鐵鹽的摩爾比為5:1?3: 2，三價(jià)可溶性鐵鹽、二價(jià)可溶性鐵鹽及鹽酸的摩爾比為4: 2:1?8: 4: 3，鹽酸與水的摩爾比為1: 120 ?1: 140 ; (2)將步驟(I)得到的混合溶液在劇烈攪拌下，滴加入含有油酸的NaOH溶液中，反應(yīng)完全后，沉淀用磁力吸引，并用乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，50?90°C下真空干燥，即得到超順磁性四氧化三鐵納米片，其中NaOH溶液的濃度為0.5mol/L?2.0mol/L，油酸與氫氧化鈉的摩爾比為1: 10?1: 50。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，其特征在于，所述的三價(jià)可溶性鐵鹽選自氯化鐵、硫酸鐵、硫氰化鐵或草酸鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，其特征在于，所述的二價(jià)可溶性鐵鹽為硫酸亞鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種合成超順磁性四氧化三鐵納米片的方法，其特征在于，所述的NaOH溶液與混合溶液的體積比為1: 20?1:1。
【文檔編號】B82Y40/00GK104341010SQ201310316514
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】陳云, 吳慶生, 夏一鳴, 李靜 申請人:同濟(jì)大學(xué)