基復(fù)合納米微粒的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一價金屬Cu+調(diào)制的Y-Fe2O3基復(fù)合納米微粒的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米微粒是粒徑在I?10nm的超細(xì)微粒，屬典型的納米材料。復(fù)合納米微粒是由不同的物理或化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)構(gòu)成的兩相或多相微粒，可能兼具各相物質(zhì)的基本特性，甚至可能呈現(xiàn)完全新異的性質(zhì)。復(fù)合納米微粒通常為具有核一殼結(jié)構(gòu)的包裹體。制備核一殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米微粒的常用方法為兩步法，即:第一步首先制得屬心核的基體納米微粒；第二步是對基體納米微粒進(jìn)行表面調(diào)制處理，形成物理或/和化學(xué)性質(zhì)不同于基體微粒的異質(zhì)表面層，從而得到具有心一殼結(jié)構(gòu)復(fù)合納米微粒。
[0003]對于磁性納米微粒，發(fā)展新的制備技術(shù)是重要的開發(fā)領(lǐng)域。Y -Fe2O3納米微粒是研宄廣、應(yīng)用多、磁性較強(qiáng)的納米微粒。γ -Fe2O3基復(fù)合磁性納米微粒可用于磁性液體合成、磁分離技術(shù)等領(lǐng)域。采用二價金屬，如Co2+進(jìn)行調(diào)制合成桿狀γ -Fe 203基復(fù)合磁性納米微粒已用作磁記錄材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種操作簡單、成本低廉的納米顆粒制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是一種銅調(diào)制的Y-Fe2O3基復(fù)合納米微粒的合成方法，包括如下步驟:
[0006]a、前驅(qū)體制備:向含F(xiàn)e3+和Mg2+溶液加入堿性介質(zhì)，得到Fe00H/Mg(0H) 2共沉淀復(fù)合物，丙酮脫水，得到氫氧化物前驅(qū)體；
[0007]b、復(fù)合納米微粒的合成:前驅(qū)體加入到沸騰的熱氯化亞鐵溶液中，生成Y-Fe2O3納米晶粒；加入氯化亞銅與氫氧化鈉溶液，在γ -Fe2O3納米晶粒表面形成CuFeO2表層，最終合成γ _Fe203(核)/CuFe02(殼)的復(fù)合納米微粒。
[0008]具體的，步驟a的操作如下:
[0009](I)根據(jù)Fe3+: Mg 2+摩爾比為I?3: I配制含F(xiàn)e 3+和Mg 2+的混合鹽溶液；將混合鹽溶液10倍體積的NaOH溶液倒入混合鹽溶液中，得到堿性混合溶液；NaOH溶液濃度為
0.1 ?2M ;
[0010](2)將上述堿性混合溶液加熱至沸騰，并保持沸騰I?8分鐘；
[0011](3)自然冷卻至室溫，沉淀物逐漸析出，I?3小時后沉淀反應(yīng)結(jié)束；
[0012](4)將沉淀物用0.05M濃度的HNO3水溶液清洗至pH7?8 ;然后再用丙酮脫水2?4次，每次脫水時丙酮與沉淀物的體積比為5: I;
[0013](5)沉淀物放置硅膠干燥箱或真空干燥箱中，干燥12?36小時后得到用于納米微粒合成的前驅(qū)體。
[0014]優(yōu)選的，步驟a(l)中Fe3+: Mg2+摩爾比為2: 1，含F(xiàn)e 3+和Mg 2+溶液分別為三氯化鐵溶液和硝酸鎂溶液。
[0015]優(yōu)選的，步驟a(3)操作如下:自然冷卻至室溫，沉淀物逐漸析出，2小時后沉淀反應(yīng)結(jié)束。
[0016]優(yōu)選的，步驟a(4)中，用丙酮脫水3次。
[0017]優(yōu)選的，步驟a(5)中干燥24h。
[0018]具體的，步驟b的操作如下:
[0019](I)配制溶液1、溶液2和溶液3，所述的溶液I為0.1?4M氯化亞鐵水溶液，溶液2為0.2?3M的氯化亞銅水溶液，溶液3為0.1?0.7M的氫氧化鈉水溶液；
[0020](2)將前驅(qū)體與蒸餾水按質(zhì)量比為1: 20將兩者混合均勻，在攪拌狀態(tài)下加入到沸騰的溶液I中，蒸餾水與溶液I的體積比為1: 4，保持沸騰20分鐘；
[0021](3)同時加入溶液2與溶液3，溶液2與溶液I體積比為1: 4?12 ;溶液3與溶液I的體積比為1: 10?30，繼續(xù)沸騰5?15分鐘；
[0022](4)自然冷卻至室溫，I?3小時后沉淀過程結(jié)束；
[0023](5)用丙酮清洗、脫水，丙酮加入量為沉淀物體積的4?6倍，充分?jǐn)噭雍箅x心分離，這一步驟重復(fù)2?4次；
[0024](6)將清洗、脫水后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)入真空干燥箱中，干燥12?36小時后得到干燥的復(fù)合磁性納米微粒。
[0025]優(yōu)選的，步驟b (3)中，繼續(xù)沸騰10分鐘。
[0026]優(yōu)選的，步驟b(4)中，自然冷卻至室溫，2小時后沉淀過程結(jié)束。
[0027]優(yōu)選的，步驟b (6)中，干燥24小時。
[0028]本發(fā)明Y-Fe2O3納米微粒的合成過程中，采用一步合成法進(jìn)行一價銅調(diào)制以制取Y-Fe2O3(核)/CuFe02(殼)復(fù)合納米微粒。制得了干燥無水的前驅(qū)體，并以此前驅(qū)體進(jìn)行納米微粒合成，以保障制備條件的一致性。一價銅可以氧化成二價銅，因而其調(diào)制機(jī)理與制備的工藝方法的要求不同于二價金屬的調(diào)制處理。此外，，在以往的采用二價金屬(例如Co2+和Zn2+)調(diào)制處理形成的CoFe2O4和ZnFe 204具有與γ -Fe 203相同的立方晶體結(jié)構(gòu)，因此其形成機(jī)制為外延生長。本發(fā)明中Cu+調(diào)制處理形成的CuFeO2S三角晶體結(jié)構(gòu)，其形成機(jī)制為吸附包裹，是一種新類型的Y-Fe2O3基鐵氧體復(fù)合納米微粒。這種異質(zhì)的CuFeO 2層可調(diào)制γ -Fe2O3晶粒的表面，提高其有效磁化強(qiáng)度。
[0029]本發(fā)明方法中，復(fù)合納米微粒由前驅(qū)體在液相一步合成，直接得到Y(jié)-Fe2O3QS)/CuFeO2 (殼)納米微粒產(chǎn)物，無中間過程，節(jié)約成本，并且工藝條件易于控制，制備過程便于操作。采用的是不含水前驅(qū)體，因而納米微粒合成的前驅(qū)體原料用量便于精確控制，所制備得到的納米微粒一致性好，此納米微粒的尺寸小于20nm ;具有磁光特性和選擇吸附性質(zhì)，同時具有較強(qiáng)的磁性，適于配制成懸浮體，用于液態(tài)材料磁光技術(shù)及磁分離環(huán)保技術(shù)。本發(fā)明中Cu+調(diào)制處理形成的CuFeO2為三角晶體結(jié)構(gòu)，其形成機(jī)制為吸附包裹，是一種新類型的γ -Fe2O3基鐵氧體復(fù)合納米微粒。這種異質(zhì)的CuFeO 2層可調(diào)制γ -Fe 203晶粒的表面，提高其有效磁化強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0030]圖1、實(shí)施例1合成的復(fù)合納米微粒的比磁化曲線。
[0031]圖2、實(shí)施例1合成的復(fù)合納米微粒的透射電子顯微鏡像。
[0032]圖3、施例2合成的復(fù)合納米微粒的比磁化曲線。
[0033]圖4、實(shí)施例2合成的復(fù)合納米微粒的透射電子顯微鏡像。
[0034]圖5、實(shí)施例3合成的復(fù)合納米微粒的比磁化曲線。
[0035]圖6、實(shí)施例3合成的復(fù)合納米微粒的透射電子顯微鏡像。
[0036]圖1、3、5中橫坐標(biāo)H為磁場強(qiáng)度，縱坐標(biāo)σ為比磁化強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0037]本發(fā)明中采用的是不含水前驅(qū)體，因而納米微粒合成的前驅(qū)體原料用量便于精確控制，從而可保證不同批次的最終產(chǎn)物具有較好的一致性。
[0038]實(shí)施例1采用本發(fā)明方法制備納米顆粒
[0039]a、前驅(qū)體制備:
[0040](I)配制I