一種錳鐵氧體納米粉體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種錳鐵氧體納米粉體的制備方法，具體按照以下步驟實施：將MnCl2·4H2O和Fe(NO3)3·9H2O溶于去離子水中配置成混合溶液；在上述混合溶液中加入表面改性劑十二烷基苯磺酸鈉溶解，并混合均勻；調(diào)節(jié)微波水熱反應(yīng)體系的pH值；再將調(diào)好pH值的溶液加入微波消解罐中，密封后置于微波消解儀，進(jìn)行微波水熱反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，取出溶液，過濾，將沉淀用蒸餾水和無水乙醇多次洗滌后干燥，得到微波水熱產(chǎn)物，即為錳鐵氧體納米粉體。本發(fā)明采用微波水熱法合成錳鐵氧體，縮短了微波反應(yīng)時間，避免了煅燒過程，簡化了實驗工序，最終獲得了結(jié)晶度良好、飽和磁化強度較高、矯頑力小的錳鐵氧體。
【專利說明】一種錳鐵氧體納米粉體的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種錳鐵氧體納米粉體的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 磁性材料是促進(jìn)社會發(fā)展的關(guān)鍵材料之一，是國民經(jīng)濟(jì)和國防工業(yè)的重要支柱和 基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于電子信息元器件領(lǐng)域，在日常生活、國防、軍事等方面有著廣闊的應(yīng)用前 景。
[0003] 納米科技的飛速發(fā)展為磁性材料的更好應(yīng)用提供了良好的機遇。納米錳鐵氧體是 具有高飽和磁化強度、高起始磁導(dǎo)率、低矯頑力等特點的優(yōu)質(zhì)軟磁材料，廣泛應(yīng)用于各種電 子信息、電磁屏蔽、生物醫(yī)藥及核磁共振、水處理及磁性分離、磁流體等領(lǐng)域。因而納米錳鐵 氧體的制備方法備受關(guān)注。
[0004] 納米氧化物粉體的制備方法很多，常見的有：溶膠-凝膠法、沉淀法、微乳液法、低 溫固相化學(xué)法、水熱法等。其中溶膠-凝膠法、沉淀法、微乳液法、低溫固相化學(xué)法等方法在 制備錳鐵氧體時會涉及到煅燒工序，使氧化物的制備過程復(fù)雜化。水熱法合成法制備粉體 的反應(yīng)溫度低、粉體粒度和形貌可控，同時水熱法制備的粉體具有結(jié)晶度好、化學(xué)組成均勻 等優(yōu)點，但是傳統(tǒng)水熱法合成粉體所需反應(yīng)時間較長。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種錳鐵氧體納米粉體的制備方法，該方法具有制備過程 簡單、化學(xué)反應(yīng)時間短的特點。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種錳鐵氧體納米粉體的制備方法，具體按照以下 步驟實施：
[0007] 步驟1、將MnCl2 · 4H20和Fe(NO3)3 · 9H20溶于去離子水中配置成混合溶液，其中， 該混合液中Mn2+的濃度為0· 12mol/L ;
[0008] 步驟2、在步驟1中得到的混合溶液中加入表面改性劑十二烷基苯磺酸鈉溶解，并 混合均勻；
[0009] 步驟3、將氨水緩慢加入步驟2所得的混合溶液中，調(diào)節(jié)微波水熱反應(yīng)體系的pH 值；再將調(diào)好pH值的溶液加入微波消解罐中，密封后置于微波消解儀，進(jìn)行微波水熱反應(yīng)；
[0010] 步驟4、反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，取出溶液，過濾，將沉淀用蒸餾水和無水乙醇多次 洗滌后干燥，得到微波水熱產(chǎn)物，即為錳鐵氧體納米粉體。
[0011] 本發(fā)明的特點還在于，
[0012] 步驟1中混合溶液中的Mn2+與Fe 3+摩爾比為1:1. 9-1:2. 1。
[0013] 步驟2中十二烷基苯磺酸鈉與MnCl2 · 4H20和Fe(NO3)3 · 9H20總量的質(zhì)量比為 1:100-1:10〇
[0014] 步驟3中氨水的濃度為10wt% ;所述微波水熱反應(yīng)體系的pH值為9?13。
[0015] 微波水熱反應(yīng)的條件為：溫度為100°C?145°C ;時間為8min-12min。
[0016] 步驟4中干燥條件為：干燥溫度為65°C -75°C ;干燥時間為I. 5h-2. 5h。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將傳統(tǒng)的水熱合成法與微波場結(jié)合起來，利用微波 對水的介電作用進(jìn)行能量傳遞，而且加熱過程從物質(zhì)內(nèi)部開始，能產(chǎn)生與常規(guī)傳熱過程相 反的溫度梯度。本發(fā)明具有加熱速度快、反應(yīng)靈敏、受熱均勻、對很多反應(yīng)體系具有加速化 學(xué)反應(yīng)的優(yōu)點，在制備均勻、粒度分布窄的納米粉體方面具有獨特的優(yōu)勢。本發(fā)明采用微波 水熱法合成錳鐵氧體，縮短了微波反應(yīng)時間，避免了煅燒過程，簡化了實驗工序，最終獲得 了結(jié)晶度良好、飽和磁化強度較高、矯頑力小的錳鐵氧體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明不同微波水熱體系pH值下所得產(chǎn)物的XRD譜圖（T = 130°C，t = IOmin)；
[0019] 圖2是本發(fā)明不同微波水熱體系pH值時所得錳鐵氧體的VSM曲線（T = 130 °C，t =IOmin)；
[0020] 圖3是本發(fā)明不同微波水熱反應(yīng)溫度下所得產(chǎn)物的XRD譜圖（pH = 12, t = IOmin)；
[0021] 圖4是本發(fā)明不同微波水熱反應(yīng)溫度下所得錳鐵氧體的VSM曲線（pH = 12, t = IOmin)；
[0022] 圖5是本發(fā)明實施例1合成MnFe2O4的SEM照片。

【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024] 本發(fā)明提供一種錳鐵氧體納米粉體的制備方法，具體按照以下步驟實施：
[0025] 步驟 1、按 Mn2+與 Fe 3+摩爾比為 I: L 9-1:2. 1，將 MnCl 2 · 4H20 和 Fe (NO3) 3 · 9H20 溶 于去離子水中配置成混合溶液，其中，該混合液中Mn2+的濃度為0. 12mol/L ;
[0026] 步驟2、在上述溶液中加入表面改性劑十二烷基苯磺酸鈉，其中，十二烷基苯磺酸 鈉與MnCl 2 · 4H20和Fe (NO3) 3 · 9H20總量的質(zhì)量比為1:100-1:10,溶解并混合均勻；
[0027] 步驟3、將濃度為IOwt %的氨水緩慢加入步驟2所得的混合溶液中，調(diào)節(jié)微波水熱 反應(yīng)體系的pH值至9-13 ;再將調(diào)好pH值的溶液加入微波消解罐中，密封后置于微波消解 儀，升溫至l〇〇°C?145°C進(jìn)行微波水熱反應(yīng)，反應(yīng)時間為8min-12min ;
[0028] 步驟4、反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，取出溶液，過濾，將沉淀用蒸餾水和無水乙醇多次 洗滌后干燥，得到微波水熱產(chǎn)物，即為錳鐵氧體納米粉體，其中，干燥溫度為65°C _75°C ;干 燥時間為I. 5h-2. 5h。
[0029] 采用微波加熱比傳統(tǒng)水熱法加熱速度更快、更均勻、效率更高，反應(yīng)時間只需要 8-12min，并且微波水熱產(chǎn)物即為目標(biāo)產(chǎn)物錳鐵氧體，無需高溫煅燒，簡化了實驗工序并減 少了能耗；微波水熱反應(yīng)環(huán)境是一種超臨界狀態(tài)，在該狀態(tài)下，原料分子、離子在微波加熱 作用下快速重組，有利于瞬間形成大量的晶核，從而降低產(chǎn)物的粒度，最終獲得粒度小而結(jié) 晶度好的納米顆粒。
[0030] 本發(fā)明中MnCl2 · 4H20、Fe (NO3) 3 · 9H20分別為微波水熱產(chǎn)物MnFe2O4提供Mn 2+與 Fe3+;氨水一方面與Mn 2+和Fe 3+反應(yīng)生成錳鐵氧體的中間產(chǎn)物，一方面用以調(diào)節(jié)微波反應(yīng)體 系的pH值；十二烷基苯磺酸鈉是一種表面改性劑，其作用是對微波水熱反應(yīng)體系中所生成 的MnFe2O4顆粒進(jìn)行表面改性，阻止或減弱顆粒之間的團(tuán)聚。
[0031] 采用微波水熱反應(yīng)法在80°C?150°C溫度范圍都可生成ZnO產(chǎn)物，其中較低溫度 時的產(chǎn)物粒度較大。當(dāng)微波水熱反應(yīng)體系的pH值低于10時，不能得到結(jié)晶度良好的MnFe 2O4 納米粉體，當(dāng)制備的MnFe2O4的反應(yīng)體系的pH值過高時，會使微波水熱產(chǎn)物MnFe 204的晶粒 度變大。
[0032] 下面結(jié)合實驗結(jié)果來說明本發(fā)明制備得到的錳鐵氧體納米粉體的有益效果：
[0033] 采用D/max - RB II型X射線衍射儀（XRD)分析微波水熱產(chǎn)物的物相；采用德國蔡 司ULTRA55型場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM)觀察微波產(chǎn)物的形貌；BKT-4500Z型振動樣品 磁強計（VSM)測量微波水熱產(chǎn)物的磁滯回線。
[0034] 通過謝樂公式計算微波水熱產(chǎn)物的晶粒度。
[0035] 1、微波水熱反應(yīng)體系pH值對其產(chǎn)物性能的影響
[0036] 在微波水熱溫度為130°C、保溫時間為IOmin時，改變反應(yīng)體系pH值所得微波水熱 產(chǎn)物的XRD譜圖及實驗結(jié)果數(shù)據(jù)如圖1和表1所示。
[0037] 當(dāng)微波水熱溫度為130°C、微波保溫時間為IOmin時，改變反應(yīng)體系pH值所得微波 水熱產(chǎn)物的磁滯回線及實驗結(jié)果數(shù)據(jù)如圖2和表2所示。
[0038] 表1不同pH值時所得微波水熱產(chǎn)物的晶粒度和物相分析結(jié)果

【權(quán)利要求】
1. 一種錳鐵氧體納米粉體的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施： 步驟1、將MnCl2 ? 4H20和Fe(N03)3 ? 9H20溶于去離子水中配置成混合溶液，其中，該混 合液中Mn2+的濃度為0? 12mol/L ; 步驟2、在步驟1中得到的混合溶液中加入表面改性劑十二烷基苯磺酸鈉溶解，并混合 均勻； 步驟3、將氨水緩慢加入步驟2所得的混合溶液中，調(diào)節(jié)微波水熱反應(yīng)體系的pH值；再 將調(diào)好pH值的溶液加入微波消解罐中，密封后置于微波消解儀，進(jìn)行微波水熱反應(yīng)； 步驟4、反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，取出溶液，過濾，將沉淀用蒸餾水和無水乙醇多次洗滌 后干燥，得到微波水熱產(chǎn)物，即為錳鐵氧體納米粉體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳鐵氧體納米粉體的制備方法，其特征在于，所述步驟1中混 合溶液中的Mn2+與Fe 3+摩爾比為1:1. 9-1:2. 1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳鐵氧體納米粉體的制備方法，其特征在于，所述步驟2中 十二烷基苯磺酸鈉與MnCl2 ? 4H20和Fe(N03)3 ? 9H20總量的質(zhì)量比為1:100-1:10。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳鐵氧體納米粉體的制備方法，其特征在于，所述步驟3中氨 水的濃度為l〇wt % ;所述微波水熱反應(yīng)體系的pH值為9?13。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳鐵氧體納米粉體的制備方法，其特征在于，所述微波水熱 反應(yīng)的條件為：溫度為l〇〇°C?145°C ;時間為8min-12min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳鐵氧體納米粉體的制備方法，其特征在于，所述步驟4中干 燥條件為：干燥溫度為65°C -75°C ;干燥時間為1. 5h-2. 5h。
【文檔編號】B82Y30/00GK104495943SQ201410737543
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】劉桂香, 羅慶平, 徐光亮, 白玉潔, 孟平原, 李勝男, 賴振宇 申請人:西南科技大學(xué)