立方塊的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種α-Fe2O3立方塊的制備方法，包括以下步驟：以鐵鹽為鐵源、尿素為氫氧根離子引發(fā)劑，加入到醇溶劑中，攪拌使原料混合均勻，得到溶劑熱反應(yīng)的前驅(qū)液；將前驅(qū)液加熱到180-220℃，保溫6-36h進(jìn)行反應(yīng)；產(chǎn)物冷卻后離心，所得的沉積相洗滌，洗滌后干燥得到尺寸可控的邊長(zhǎng)為0.1-1.0μm的α-Fe2O3立方塊。本發(fā)明提供的制備方法，原料成本低廉，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，通過(guò)改變鐵鹽與尿素的加入比例及濃度、反應(yīng)溫度和保溫時(shí)間，可以得到不同邊長(zhǎng)的α-Fe2O3立方塊，反應(yīng)過(guò)程中成核容易控制，產(chǎn)物的產(chǎn)率高，能夠?qū)崿F(xiàn)微納米級(jí)α-Fe2O3立方塊的大規(guī)模合成。
【專利說(shuō)明】—種Ct-Fe2O3立方塊的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)工程【技術(shù)領(lǐng)域】的一種a -Fe2O3立方塊的制備方法，尤其是涉及一種邊長(zhǎng)可控的a -Fe2O3立方塊的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氧化鐵是一類重要的過(guò)渡金屬氧化物材料，具有無(wú)毒性、價(jià)格低廉、穩(wěn)定性好、物理化學(xué)性能良好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍十分廣泛，可用作敏感材料、催化材料、制作光學(xué)及電子器件、磁記錄材料等，引起人們的研究興趣。而a-Fe2O3是氧化鐵的熱力學(xué)最穩(wěn)定相，其能隙為2.leV，具有較大的比表面積，在催化、生物醫(yī)藥工程、氣敏等方面顯示出優(yōu)異的特性。
[0003]近年來(lái)，通過(guò)不同體系的液相或氣相合成方法已經(jīng)制備出各種微納米尺度的a -Fe2O3材料，包括微納米顆粒、微納米管、立方塊、棒狀、盤狀、針狀、樹枝狀等特殊形貌。其中，國(guó)內(nèi)外關(guān)于不同顆粒尺寸的ct-Fe2O3立方塊的報(bào)道并不多。Peng Sun, Chen Wang,Xin Zhou等的《銅摻雜的a-Fe2O3片層狀立方體:合成及氣敏特性》(Cu_doped a -Fe2O3hierarchical microcubes: synthesis and gas sensing properties.Sensors andActuators B: Chemical, 2014，193:616- 622)以氯化鐵、環(huán)六亞甲基四胺為原料，乙醇和水混合后作為溶劑，利用溶劑熱法在160 °C保溫12 h合成了邊長(zhǎng)為1.2 μ m的a -Fe2O3立方塊。Chunyang Yin, Manickam Minakshi, David E.Ralph等的《以甘氨酸為原料,水熱法合成立方體α -Fe2O3顆粒:表面表征,反應(yīng)機(jī)理和電化學(xué)活性》(Hydrothermal synthesisof cubic a -Fe2O3 microparticles using glycine: surface characterizat1n,react1n mechanism and electrochemical activity.2011, 509, 9821-9825)以氯化鐵、甘氨酸為原料，水作為溶劑，利用水熱法在160 °C保溫一段時(shí)間合成了邊長(zhǎng)為0.3- 1.3μ m的a -Fe2O3立方塊。但現(xiàn)有技術(shù)中，合成a -Fe2O3的原料價(jià)格昂貴且大多以水作為溶齊U，尺寸調(diào)控效果不佳。
[0004]現(xiàn)階段，通常采用水熱或溶劑熱合成法制備不同尺寸的a -Fe2O3立方塊結(jié)構(gòu)，由于不同反應(yīng)體系的限制，原料成本較高、產(chǎn)物的產(chǎn)率偏低、尺寸調(diào)控效果不佳。因此，研究一種操作簡(jiǎn)單、重復(fù)性好、原料成本低廉、產(chǎn)物的產(chǎn)率高且尺寸可控效果好的制備方法，顯得尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供了一種操作簡(jiǎn)單、重復(fù)性好、原料成本低廉、產(chǎn)物的產(chǎn)率高、能夠?qū)崿F(xiàn)具有不同邊長(zhǎng)尺寸的a -Fe2O3立方塊的可控合成。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種a -Fe2O3立方塊的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
a.以鐵鹽為鐵源、尿素為氫氧根離子引發(fā)劑，將鐵源和尿素加入到醇中，通過(guò)攪拌使原料混合均勻，得到溶劑熱反應(yīng)的前驅(qū)液；
b.將上述前驅(qū)液移入反應(yīng)釜中，加熱到180-220°C，保溫6-36 h進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)； C.將上述反應(yīng)后的產(chǎn)物冷卻后離心，所得的沉積相進(jìn)行洗滌，洗滌后干燥得到a -Fe2O3立方塊。
[0007]所述的步驟a中鐵鹽與尿素摩爾比為1:7_16，鐵鹽在醇中的濃度為0.06-0.15mol/L0
[0008]所述的步驟a中的鐵鹽為鹵化鐵或硝酸鐵。
[0009]所述的步驟a中的醇為乙醇或丙醇。
[0010]所述的步驟c中a -Fe2O3立方塊的邊長(zhǎng)為0.1-1.0 μ m。
[0011]本發(fā)明通過(guò)溶劑熱法制備a -Fe2O3立方塊具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明在溶劑熱反應(yīng)過(guò)程中以尿素為氫氧根離子引發(fā)劑，采用醇作為溶劑，避免了有毒物質(zhì)的使用且成本低，無(wú)需進(jìn)行其他操作即可將各原料進(jìn)行均勻的混合，操作簡(jiǎn)單，以醇作為溶劑，能夠更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)物尺寸的控制。
[0012]2.本發(fā)明重復(fù)性好、原料成本低廉、產(chǎn)物的產(chǎn)率高、能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；
3.本發(fā)明通過(guò)改變鐵鹽與尿素的加入比例及鐵鹽的濃度、反應(yīng)溫度和保溫時(shí)間，能夠?qū) -Fe2O3立方塊邊長(zhǎng)尺寸進(jìn)行控制,規(guī)?；暮铣?.1-1.0 μ m的a -Fe2O3立方塊。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例2制備的a -Fe2O3立方塊的掃描電鏡(SEM)圖片。
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例3制備的a -Fe2O3立方塊的掃描電鏡(SEM)圖片。
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例4制備的a -Fe2O3立方塊的X射線衍射(XRD)圖譜。
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例4制備的a -Fe2O3立方塊的掃描電鏡(SEM)圖片。
[0017]圖5為本發(fā)明實(shí)施例8制備的a -Fe2O3立方塊的掃描電鏡(SEM)圖片。
[0018]圖6為本發(fā)明對(duì)比實(shí)施例1制備的樣品的掃描電鏡(SEM)圖片。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，下述說(shuō)明僅為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。
[0020]實(shí)施例1
I將1.010 g的九水合硝酸鐵、1.100 g的尿素加入到17 mL丙醇溶劑中，攪拌得到透明溶液；
2將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在180 °C下反應(yīng)10 h ；
3產(chǎn)物經(jīng)過(guò)離心分離和洗滌后，干燥得到邊長(zhǎng)為0.14-0.19 μ m的a -Fe2O3立方塊。
[0021]實(shí)施例2
I將0.676 g的六水合氯化鐵、1.200 g的尿素加入到25 mL乙醇溶劑中，攪拌得到透明溶液；
2將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在200 °C下反應(yīng)16 h ；
3產(chǎn)物經(jīng)過(guò)離心分離和洗滌后，干燥得到邊長(zhǎng)為0.31-0.44 μ m的a -Fe2O3立方塊，如圖1所示。
[0022]實(shí)施例3
I將0.676 g的六水合氯化鐵、1.800 g的尿素加入到25 mL乙醇溶劑中，攪拌得到透明溶液；
2將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在200 °C下反應(yīng)16 h ；
3產(chǎn)物經(jīng)過(guò)離心分離和洗滌后，干燥得到邊長(zhǎng)為0.45-0.53 μ m的a -Fe2O3立方塊，如圖2所示。
[0023]實(shí)施例4
I將0.676 g的六水合氯化鐵、1.500 g的尿素加入到25 mL乙醇溶劑中，攪拌得到透明溶液；
2將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在200 °C下反應(yīng)16 h ；
3產(chǎn)物經(jīng)過(guò)離心分離和洗滌后，干燥得到a-Fe203立方塊。產(chǎn)物的微觀形貌和物相結(jié)構(gòu)分別如圖3和4所示，結(jié)果表明a -Fe2O3立方塊的邊長(zhǎng)為0.48-0.70 μ m, X射線衍射峰值與JCPDS卡(33-0664)保持一致，產(chǎn)物為a -Fe2O3相。
[0024]實(shí)施例5
I將0.676 g的六水合氯化鐵、1.650 g的尿素加入到35 mL丙醇溶劑中，攪拌得到透明溶液；
2將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在190 °C下反應(yīng)33 h ；
3產(chǎn)物經(jīng)過(guò)離心分離和洗滌后，干燥得到邊長(zhǎng)為0.67-0.75 μ m的a -Fe2O3立方塊。
[0025]實(shí)施例6
I將1.010 g的九水合硝酸鐵、1.400 g的尿素加入到40 mL丙醇溶劑中，攪拌得到透明溶液；
2將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在220 °C下反應(yīng)30 h ；
3產(chǎn)物經(jīng)過(guò)離心分離和洗滌后，干燥得到邊長(zhǎng)為0.87-0.95 μ m的a -Fe2O3立方塊。
[0026]實(shí)施例7
I將1.010 g的九水合硝酸鐵、2.000 g的尿素加入到18 mL乙醇溶劑中，攪拌得到透明溶液；
2將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在200 °C下反應(yīng)7 h ；
3產(chǎn)物經(jīng)過(guò)離心分離和洗滌后，干燥得到邊長(zhǎng)為0.52-0.64 μ m的a -Fe2O3立方塊。
[0027]實(shí)施例8
I將0.676 g的六水合氯化鐵、2.100 g的尿素加入到25 mL乙醇溶劑中，攪拌得到透明溶液；
2將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在200 °C下反應(yīng)16 h ；
3產(chǎn)物經(jīng)過(guò)離心分離和洗滌后，干燥得到邊長(zhǎng)為0.40-0.48 μ m的a -Fe2O3立方塊，如圖5所示。
[0028]實(shí)施例9
I將1.010 g的九水合硝酸鐵、2.390 g的尿素加入到28 mL丙醇溶劑中，攪拌得到透明溶液；
2將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在180 °C下反應(yīng)23 h ；
3產(chǎn)物經(jīng)過(guò)離心分離和洗滌后，干燥得到邊長(zhǎng)為0.52-0.61 μ m的a -Fe2O3立方塊。
[0029]對(duì)比實(shí)施例1
I將0.676 g的六水合氯化鐵、0.900 g的尿素加入到25 mL乙醇溶劑中，攪拌得到透明溶液；
2將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在200 °C下反應(yīng)16 h ；
3產(chǎn)物經(jīng)過(guò)離心分離和洗滌后,干燥得到直徑為2.2-2.8 μ m的中空微球結(jié)構(gòu)，如圖6所示，其結(jié)構(gòu)單元多為橢球形微粒。
[0030]對(duì)比實(shí)施例2
I將1.010 g的九水合硝酸鐵、3.050 g的尿素加入到20 mL丙醇溶劑中，攪拌得到透明溶液；
2將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在180 °C下反應(yīng)4 h ；
3產(chǎn)物經(jīng)過(guò)離心分離和洗滌后，干燥得到產(chǎn)物，合成的樣品為不規(guī)則顆粒，無(wú)特殊形貌，粒徑分布范圍大。
[0031]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受實(shí)施例的限制，其它任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、組合、替代、簡(jiǎn)化均應(yīng)為等效替換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種C1-Fe2O3立方塊的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a.以鐵鹽為鐵源、尿素為氫氧根離子引發(fā)劑，將鐵源和尿素加入到醇中，通過(guò)攪拌使原料混合均勻，得到溶劑熱反應(yīng)的前驅(qū)液；b.將上述前驅(qū)液移入反應(yīng)釜中，加熱到180-220°C，保溫6-36 h進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)； c.將上述反應(yīng)后的產(chǎn)物冷卻后離心，所得的沉積相進(jìn)行洗滌，洗滌后干燥得到a -Fe2O3立方塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟a中鐵鹽與尿素摩爾比為1:.7-16，鐵鹽在醇中的濃度為0.06-0.15 mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟a中的鐵鹽為鹵化鐵或硝酸鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟a中的醇為乙醇或丙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟c中C1-Fe2O3立方塊的邊長(zhǎng)為.0.1-1.0 μ mD
【文檔編號(hào)】C01G49/06GK104229900SQ201410467136
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】馬謙, 楊萍, 盧盼盼, 車全德, 王俊鵬 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)