本發(fā)明涉及一種基于水熱合成進(jìn)行中空結(jié)構(gòu)fe2o3制備的方法，屬于中空結(jié)構(gòu)納米材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

中空結(jié)構(gòu)納米材料在許多現(xiàn)有和新興的科技領(lǐng)域內(nèi)，產(chǎn)生了巨大的吸引力。由于中空結(jié)構(gòu)具有更大的比表面積和更多的表面原子，因此中空納米材料表現(xiàn)出與體材料及實(shí)心顆粒納米材料不同的性能，如特殊的表面能、光學(xué)、磁學(xué)、催化等性能，近年來(lái)越來(lái)越引起人們的廣泛關(guān)注。中空結(jié)構(gòu)納米材料在催化劑、藥物緩釋膠囊、人造細(xì)胞、電池材料等方面的應(yīng)用已經(jīng)有重大突破。利用其內(nèi)部的空間，納米空心結(jié)構(gòu)被用作儲(chǔ)存并可控釋放功能性物質(zhì)，如藥物、化妝品、dna等。類(lèi)似的，中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空間可以用來(lái)調(diào)整催化劑的折射率、密度和活性，增加催化劑可以重復(fù)使用的次數(shù)等。在1998年之前，大部分的中空結(jié)構(gòu)都局限于球形，而且是微米尺寸。一般是用噴涂（spray-drying）或者鼓氣（gas-blowing）的方法制備得到。而如今，很多合成方法被研究使用，而且尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)都可以控制，因此更多更豐富的空心結(jié)構(gòu)已經(jīng)被成功的制備出來(lái)，這大大的開(kāi)闊了空心結(jié)構(gòu)納米材料的研究范圍并為其應(yīng)用打下了很好的基礎(chǔ)。而空心結(jié)構(gòu)的fe2o3納米材料由于其優(yōu)良的性能，一直是科學(xué)研究的重點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于催化劑、顏料、氣敏材料、鋰離子電池等方面。鑒于其潛在的應(yīng)用價(jià)值，各種結(jié)構(gòu)的fe2o3納米材料已經(jīng)被制備出來(lái)，如納米管、空心球、杯狀結(jié)構(gòu)、中空紡錘體狀結(jié)構(gòu)、中空核殼結(jié)構(gòu)等。

目前現(xiàn)有技術(shù)中的制備方法都不能夠很好地制備獲得相應(yīng)的中空結(jié)構(gòu)的fe2o3材料，制備的效率低、材料使用率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種基于水熱合成進(jìn)行中空結(jié)構(gòu)fe2o3制備的方法。

本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)制備方法制備的材料的不足，提供了一種基于水熱合成進(jìn)行中空結(jié)構(gòu)fe2o3制備的方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種基于水熱合成進(jìn)行中空結(jié)構(gòu)fe2o3制備的方法，包括以下步驟：

步驟一、稱(chēng)取fecl3·6h2o和尿素，取乙二醇，倒入盛有fecl3·6h2o和尿素的容器中，加入磁轉(zhuǎn)子，固定于磁力攪拌器上，攪拌使fecl3·6h2o和尿素完全溶解；

步驟二、將混合溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜內(nèi)，在干燥箱中反應(yīng)15小時(shí)；

步驟三、反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)釜自然冷卻，把所得沉淀離心出來(lái)，用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌；

步驟四、將洗好的沉淀干燥，得到黃綠色的產(chǎn)物為feooh；

步驟五、將產(chǎn)物升溫至300°c，然后自然冷卻，得到干燥松散的紅色產(chǎn)物為fe2o3。

優(yōu)選的，上述步驟一中fecl3·6h2o為0.135g，尿素為0.08g，乙二醇為25ml。

優(yōu)選的，上述步驟二中的反應(yīng)釜為50ml，盛有溶液的反應(yīng)釜在160°c的干燥箱中反應(yīng)15小時(shí)。

優(yōu)選的，上述步驟三反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)釜自然冷卻到室溫，把所得沉淀離心出來(lái)，用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，以除去未反應(yīng)完的試劑。

優(yōu)選的，上述步驟四將洗好的沉淀在60°c下真空干燥8h。

優(yōu)選的，上述步驟五升溫至300°c保溫2小時(shí)，然后自然冷卻到室溫。

本發(fā)明提供的基于水熱合成進(jìn)行中空結(jié)構(gòu)fe2o3制備的方法，制備出的中空結(jié)構(gòu)fe2o3，具有磁性的多孔結(jié)構(gòu)的空心球，作為鋰離子電池的負(fù)極材料，具有較高的容量和非常好的循環(huán)性能，有著較強(qiáng)的磁性，可在磁性藥物載體、微反應(yīng)器等方面有很好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明制備的fe2o3室溫磁滯回線示意圖；

圖2為本發(fā)明制備的中空結(jié)構(gòu)α-fe2o3在電流密度為100ma·g^?1下的前三個(gè)循環(huán)的電壓-容量曲線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種基于水熱合成進(jìn)行中空結(jié)構(gòu)fe2o3制備的方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本實(shí)施例提供的基于水熱合成進(jìn)行中空結(jié)構(gòu)fe2o3制備的方法，具體包括以下步驟：

首先稱(chēng)取分別0.135gfecl3·6h2o和0.08g尿素，加入燒杯中，用量筒取25ml乙二醇，倒入盛有fecl3·6h2o和尿素的燒杯中，將燒杯內(nèi)加入磁轉(zhuǎn)子，固定于磁力攪拌器上，在常溫下攪拌使fecl3·6h2o和尿素完全溶解。將混合溶液轉(zhuǎn)移到50ml的反應(yīng)釜內(nèi)。盛有溶液的反應(yīng)釜在160°c的干燥箱中反應(yīng)15小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)釜自然冷卻到室溫，把所得沉淀離心出來(lái)，用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，以除去未反應(yīng)完的試劑。將洗好的沉淀在60°c下真空干燥8h，得到黃綠色的產(chǎn)物為feooh。將產(chǎn)物然后放入馬弗爐，升溫至300°c保溫2小時(shí)，然后自然冷卻到室溫，最后得到干燥松散的紅色產(chǎn)物為fe2o3。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物是有微球組成的。這些微球大小比較均勻，尺寸約在3-5μm。這些微球是由納米片組成的，從破損的結(jié)構(gòu)中可以得到，這些結(jié)構(gòu)是中空的。經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)得到的fe2o3。經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)的樣品，形貌并沒(méi)有變化。這說(shuō)明樣品有比較好的熱穩(wěn)定性。

用掃描電鏡(sem)對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了形貌和微結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)構(gòu)是由納米片組成的花狀結(jié)構(gòu)，其大小約為5μm。這時(shí)反應(yīng)體系的壓力增大，納米片比較大，且沒(méi)有空心結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度達(dá)到200^。c，已超過(guò)乙二醇的沸點(diǎn)，此時(shí)反應(yīng)體系的粘度降低，納米片難聚集成球。適當(dāng)改變fecl3·6h2o和尿素的比例，反應(yīng)溫度不變，把反應(yīng)時(shí)間縮短到8h。得到的仍是納米片組成的空心納米球，但相比樣品1，產(chǎn)物尺寸變小，其尺寸約在2-3μm。

如圖1所示，是所制備的fe2o3室溫磁滯回線圖。如圖所示，fe2o3表現(xiàn)出典型的軟鐵磁性，其矯頑力和剩余磁化強(qiáng)度分別是51.047oe和20.985emu/g。這種氧化鐵是有由納米片組成的，導(dǎo)致了中空結(jié)構(gòu)的多孔結(jié)構(gòu)，這種磁性的多孔結(jié)構(gòu)的空心球，可在磁性藥物載體、微反應(yīng)器等方面有很好的應(yīng)用前景。

如圖2所示，為fe2o3在電流密度為100ma·g^?1下的前三個(gè)循環(huán)的電壓-比容量曲線圖，從圖中可以看出，首次循環(huán)在0.85v附近有放電平臺(tái)，首次放電容量高達(dá)1550.2mah·g^?1，在之后的兩個(gè)放電循環(huán)，容量分別為479.9mah·g^?1和293.8mah·g^?1，相當(dāng)于首次放電容量的40%和19%。由此可以看出fe2o3電極材料容量衰減比較嚴(yán)重，不可逆損失較大。主要是因?yàn)樵谘b配電池及封口過(guò)程中，不能完全控制在無(wú)氧環(huán)境下，造成其可逆性比較差。另外還有三方面原因：一是因?yàn)檠趸F材料本身導(dǎo)電性差，本征電阻較大，不利于電子遷移。二是因?yàn)殡娊庖旱姆纸?，形成了一層有機(jī)膜沉積在顆粒表面，也就是所謂的sei鈍化膜，三可能是首次循環(huán)中少量的鋰離子嵌入晶格內(nèi)所導(dǎo)致。

本發(fā)明提供的基于水熱合成進(jìn)行中空結(jié)構(gòu)fe2o3制備的方法，制備出的中空結(jié)構(gòu)fe2o3，具有磁性的多孔結(jié)構(gòu)的空心球，作為鋰離子電池的負(fù)極材料，具有較高的容量和非常好的循環(huán)性能，有著較強(qiáng)的磁性，可在磁性藥物載體、微反應(yīng)器等方面有很好的應(yīng)用前景。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。