專利名稱：一種α-FeOOH納米棒的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種均一形貌a-FeOOH納米棒的制備方法，屬于無機非金屬納 米材料的制備技術領域。
背景技術：
a-FeOOH又稱鐵黃，是化工生產中的重要原料，在染料、催化、氣體探測、 磁記錄和軟磁、硬磁材料等方面有廣泛的應用。a-FeOOH —直被用作顏料或者 用作制備a-Fe203和？Fe203的原料。針狀或棒狀的a-FeOOH粒子被應用在基礎 研究、化工及膠體與表面化學等許多領域中。例如，a-FeOOH納米棒在無機液 晶材料研究中顯示了良好的應用前景。在工業(yè)上，作為磁記錄介質基本原料的磁 粉，目前使用最多是針狀Y-Fe203及其包覆物， 一般由針狀a-FeOOH脫水制得， 鐵黃的形狀、粒度和晶體結構的完整性決定了最終Y-Fe203磁粉的綜合性能，故 制備針狀外形、結晶完整、顆粒小而且無枝杈的a-FeOOH是獲得高性能，Fe203 磁粉的關鍵所在。
鐵黃的生產技術已有多種方法，經典的方法是以硫酸亞鐵(FeS04)為原料， 通入空氣氧化而制得鐵黃?，F已有一些專利涉及到鐵黃的制備技術。例如中國 專利CN1766005提供了一種以鈦白粉副產物硫酸亞鐵為原料制備高純氧化鐵黃 的方法，該法在溫度低于6(TC的條件下，對鈦白粉副產物硫酸亞鐵溶液進行精 制除雜，在有氧化劑存在的條件下，通過調整溶液的pH值，達到水解除鈦和共 沉淀除去鋅、錳等金屬離子的目的，然后控制溶液的pH值，在常溫條件下通空 氣進行氧化，在不同的反應條件下，得到氧化鐵黃，純度達99.5%。中國專利 CN1056668提供了一種利用洗鐵用過的廢酸液直接制造鐵黃的方法。中國專利 CN1143611提供了一種用生產硫酸的廢渣即焙燒渣制造氧化鐵黃顏料的生產方 法。中國專利CN1699476提供了一種納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，該方法 將含三價鐵離子Fe3+的溶液加入到含氫氧根離子OH-的溶液中，在加熱同時不 斷攪拌的堿性條件下充分反應，反應過程中，加熱使反應液保持在微沸狀態(tài)并且
3不斷攪拌，攪拌速度為800 10000r/pm，當生成的沉淀穩(wěn)定后，過濾、洗滌、 抽真空加熱干燥制備成納米級的氧化鐵黃顏料。中國專利CN1415664提供了一 種納米氧化鐵黃的制備方法，該方法以精制凈化的綠礬(FeS04)為原料，在一定 溫度和攪拌速度下，將一定量的混合添加劑六偏磷酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚 (OP-10)加入到精制綠礬FeS04溶液中，滴加10%的Na2C03溶液至pH值 3.5-6.5，并保持一定的反應溫度20-40'C，然后以0.12-0.18m3/h的通氧流量下通 入氧氣進行反應，制備納米氧化鐵黃晶種；然后再升溫至50-60°C，再以 0.12-0.18m3/h的流量通入氧氣，向含晶種的溶液中滴加10%的Na2C03溶液， 維持體系pH值在3.0-5.5范圍內，反應8小時，使晶種生長；反應結束后，將含 納米氧化鐵黃浮液過濾、干燥、粉碎得到納米氧化鐵黃顆粒。然而，上述方法均 未涉及均一形貌a-FeOOH納米棒的制備。
基于一維結構所產生的獨特性質，許多研究工作都關注于一維a-FeOOH納 米棒的合成。納米a-FeOOH的制備方法有多種，工業(yè)上主要有空氣氧化法、氯 酸鹽氧化法、羥基氧化法和膠溶法。前兩者多以硫酸亞鐵為原料，生產成本低， 但產品質量難以控制；后兩者產品質量好，但生產成本高。因此，開發(fā)新的低成 本的、均一形貌的a-FeOOH納米棒具有重大的實際意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種形貌均一、簡單易行的a-FeOOH納米棒的制備方法。
為實現上述的目的，本發(fā)明通過有機添加劑的加入及溶劑組成的控制來實現 均一形貌a-FeOOH的形成，制備方法簡易，a-FeOOH納米棒的形貌均一， a-FeOOH納米棒的直徑約20nm，長度在200~300nm之間。本發(fā)明采用以下的 技術方案，現詳細說明如下。
具體操作步驟
第一步原料準備
原料為FeCl3 6H20 (分析純)，FeS04 7H20 (分析純)，NaOH (分析 純)，有機添加劑聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)三嵌段共聚物 Pl醒icF127 (簡稱F127)(分析純)，乙醇(化學純)。
第二步反應液的配制配制F^+和Fe^的鐵鹽混合水溶液，鐵鹽混合水溶液中F^+離子的濃度為 0.08 0.8mol/L， Fe2+離子的濃度為0.04~0.4mol/L， Fe3+離子與Fe2+離子的濃度比 為2，加入5倍體積的乙醇和少量的F127， F127的濃度為8 15 g/L，制得Fe3+ 和Fe^的鐵鹽/表面活性劑混合的水/乙醇溶液；配制NaOH水溶液，NaOH的濃 度為0.5~2mol/L;
第三步a-FeOOH納米棒的制備
取第二步配制的鐵鹽混合水/乙醇溶液，在室溫下向混合溶液中滴加濃度為 0.5~2mol/L的NaOH溶液，攪拌均勻，至混合溶液的pH=10~ll，繼續(xù)攪拌約1 小時，將得到的溶液敞口置于空氣中，室溫下陳化24小時；
第四步產物的分離和洗滌
將第三步制得的懸濁液抽濾或離心得到固體沉淀，用去離子水洗滌，重復 2~3次；
第五步產物的干燥
收集第四步得到的固體沉淀物，放入真空干燥箱，30 5(TC下烘干，得到粉 末產品，直徑約20nm,長度在200 300nm之間的均一形貌的a-FeOOH納米棒。
與背景技術相比，本發(fā)明有以下有益效果
1、 發(fā)明的a-FeOOH納米棒形貌均一，直徑約20nm，長度在200~300nm之 間，可用于染料、催化、氣體探測、磁記錄等領域。
2、 本發(fā)明的制備方法簡單易行，在常溫常壓下即可制備，可顯著的降低生 產成本。
下面結合具體的實施例，對本發(fā)明作進一步的闡述。本發(fā)明不限于這些具體 的實施例。
具體實施方式
所有的實施例均按上述的制備方法的操作步驟操作。 實施例1
配制10mL Fe3lB Fe^的鐵鹽混合水溶液，鐵鹽混合水溶液中Fe^離子的濃 度為0.08mol/L， Fe2+的濃度為0.04mol/L，加入50mL乙醇和0.5gF127，攪拌均勻，在室溫下向混合溶液中滴加濃度為0.5mol/L的NaOH溶液，至混合溶液的 pH-10 ll，繼續(xù)攪拌約l小時，將反應體系敞口置于空氣中，室溫下陳化24小 時。樣品經抽濾或離心洗漆收集得到產品，即直徑約20nm，長度在200~300nm 之間的均一形貌的a-FeOOH納米棒。 實施例2
配制lOmL Fe^和FeS+的鐵鹽混合水溶液，鐵鹽混合水溶液中Fe^離子的濃 度為0.2mol/L, Fe"的濃度為0.1mol/L，加入50mL乙醇和0.8gF127，攪袢均勻， 在室溫下向混合溶液中滴加濃度為0.5mol/L的NaOH溶液，至混合溶液的 pH=10~ll，繼續(xù)攪拌約l小時，將反應體系敞口置于空氣中，室溫下陳化24小 時。樣品經抽濾或離心洗滌收集得到產品，即直徑約20nm，長度在200 300nm 之間的均一形貌的a-FeOOH納米棒。
實施例3
配制20mL Fe》和F^+的鐵鹽混合水溶液，鐵鹽混合水溶液中Fe^離子的濃 度為0.48mol/L， Fe"的濃度為0.24mol/L，加入lOOmL乙醇和1.0gF127，攪拌 均勻，在室溫下向混合溶液中滴加濃度為lmol/L的NaOH溶液，至混合溶液的 pH=10~ll，繼續(xù)攪拌約l小時，將反應體系敞口置于空氣中，室溫下陳化24小 時。樣品經抽濾或離心洗滌收集得到直徑約20nm，長度在200 300nm之間的均 一形貌的a-FeOOH納米棒。
實施例4
配制30mL Fe31n F^+的鐵鹽混合水溶液，鐵鹽混合水溶液中F^+離子的濃度為 0.8mol/L， Fe"的濃度為0. 4mol/L，加入150mL乙醇和2.0g F127,攪拌均勻， 在室溫下向混合溶液中滴加濃度為lmol/L的NaOH溶液，至混合溶液的 pH=10~ll，繼續(xù)攪拌約l小時，將反應體系敞口置于空氣中，室溫下陳化24小 時。樣品經抽濾或離心洗滌收集得到直徑約20nm，長度在200 300nm之間的均 一形貌的a-FeOOH納米棒。
權利要求
1. 一種α-FeOOH納米棒的制備方法，其特征在于包括如下步驟第一步在濃度為0.08～0.8mol/L的Fe3+和濃度為0.04～0.4mol/L的Fe2+的混合水溶液中加入5倍體積的乙醇，以及濃度為8～15g/L的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)三嵌段共聚物，其中Fe3+離子與Fe2+離子的濃度比為2，配制得Fe3+和Fe2+的鐵鹽/表面活性劑混合的水/乙醇溶液；第二步在第一步配制的Fe3+和Fe2+的鐵鹽/表面活性劑混合的水/乙醇溶液中，滴加濃度為0.5～2mol/L的NaOH溶液，至混合溶液的pH＝10～11，攪拌，室溫下陳化24小時得懸濁液，抽濾或離心得到固體沉淀，洗滌，30～50℃下烘干得到α-FeOOH納米棒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種均一形貌α-FeOOH納米棒的制備方法，屬于無機非金屬納米材料的制備技術領域。本發(fā)明提供的α-FeOOH納米棒的制備方法，Fe³⁺和Fe²⁺的混合水溶液中加入乙醇和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)三嵌段共聚物，然后加入NaOH溶液，至混合溶液的pH＝10～11，攪拌，室溫下陳化24小時得懸濁液，抽濾或離心得到固體沉淀，洗滌，30～50℃下烘干得到α-FeOOH納米棒。該α-FeOOH納米棒形貌均一，直徑約20nm，長度在200～300nm之間，可用于染料、催化、氣體探測、磁記錄等領域。本發(fā)明的制備方法簡單易行，在常溫常壓下即可制備，可顯著的降低生產成本。
文檔編號C01G49/02GK101434412SQ200810042869
公開日2009年5月20日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權日2008年9月12日
發(fā)明者姜繼森, 勇 楊 申請人:華東師范大學