專利名稱：yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe₂O₃系微粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米微粒領(lǐng)域，具體涉及α-FeOOH納米微粒(y＝1)、γ-Fe2O3納米微粒(y＝0)以及yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3復(fù)合納米微粒(0＜y＜1)的制備。

背景技術(shù)：
α-FeOOH粉體是被廣泛使用的一種黃色顏料，俗稱鐵黃。γ-Fe2O3納米微粒是一種重要的磁性納米材料，可用于生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及其它技術(shù)領(lǐng)域。α-FeOOH的制備以及γ-Fe2O3的制備已經(jīng)有了多種技術(shù)，其中包括Fe(OH)2前驅(qū)體經(jīng)氧化生成α-FeOOH，再經(jīng)脫水、氧化后生成γ-Fe2O3的方法。此方法中的脫水、氧化各過程的溫度在250℃～400℃范圍，制備過程復(fù)雜、耗能較大。此外，還未見α-FeOOH/γ-Fe2O3復(fù)合物的研究結(jié)果報(bào)道。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種可制備單一α-FeOOH納米微粒、γ-Fe2O3納米微粒以及可控α-FeOOH與γ-Fe2O3比例的復(fù)合納米微粒的方法，即可制備yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(0≤y≤1)系列納米微粒，y、(1-y)分別為α-FeOOH相、γ-Fe2O3相在所形成微粒中的摩爾比。
本發(fā)明的制備方法具體如下 其包括制備α-FeOOH(y＝1)微粒和由α-FeOOH微粒制備yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(0≤y＜1)兩個(gè)步驟 第一步α-FeOOH納米微粒(y＝1)制備 在NaOH水溶液中，沉淀Fe3+水溶液，得到α-FeOOH納米微粒 (1)配制0.5-4M濃度的FeCl3水溶液，即溶液1，配制0.6M濃度的NaOH水溶液，即溶液2； (2)以溶液1與溶液2的體積比為1∶5-10的比例，在攪拌下將溶液1倒入2中得溶液2′； (3)在攪拌下加熱溶液2′至沸騰，保持沸騰5分鐘，然后停止加熱，自然冷卻至室溫，2小時(shí)后，橘黃色α-FeOOH微粒沉淀物產(chǎn)生； (4)倒掉清液，留下沉淀物，用0.01M的HNO3水溶液清洗多次，至pH～7。
(5)用丙酮脫水、干燥后得到α-FeOOH納米微粒。
第二步γ-Fe2O3納米微粒(y＝0)及yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(1＞y＞0)復(fù)合納米微粒的制備 將上述(4)中得到的α-FeOOH納米沉淀物通過不同濃度FeCl2/NaOH混合液進(jìn)行化學(xué)熱處理，可制得γ-Fe2O3納米微粒(y＝0)或yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3復(fù)合納米微粒(1＞y＞0) (1)配制濃度在0.5-3M的FeCl2溶液(溶液3)，濃度在0.1-1M的NaOH溶液(溶液4)； (2)選取適量的溶液3和溶液4.將α-FeOOH納米微粒加入到溶液3中，兩者的體積比例為1∶5，得到溶液3′。將溶液4加入得溶液3′中(兩者的體積比例為10∶1，得到溶液4′。
(3)在攪拌下加熱溶液4′至沸騰，保持沸騰30分鐘，然后停止加熱，冷卻至室溫。微粒逐漸沉淀出來。
(4)對(duì)步驟(3)得到的沉淀物用0.01M的HNO3水溶液清洗多次，至pH～7。
(5)用丙酮脫水，干燥后便可得γ-Fe2O3納米微?；騳α-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(0≤y＜1)納米微粒。
實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)FeCl2溶液(溶液3)濃度大于1M和NaOH溶液(溶液4)濃度大于0.21M，所得到的微粒為γ-Fe2O3納米微粒。如果FeCl2溶液濃度為1M而NaOH溶液濃度小于0.21M或NaOH溶液濃度為0.21M而FeCl2溶液濃度小于1M，所得到的微粒為yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(0≤y＜1)納米微粒。
采用本方法可制備獲得α-FeOOH微粒、γ-Fe2O3微?；騳α-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(1＞y＞0)復(fù)合微粒，并且復(fù)合微粒中兩相的比例可調(diào)變，且y值不同的微粒其磁化性質(zhì)不一樣。該方法耗能少，原材料成本低，制備過程易于操作。



圖1是本法制備的α-FeOOH微粒、γ-Fe2O3微粒和兩相復(fù)合納米微粒的X射線衍射譜。
圖2是本法制備的α-FeOOH微粒、γ-Fe2O3微粒和兩相復(fù)合納米微粒的磁化曲線
具體實(shí)施例方式 實(shí)施例1α-FeOOH納米微粒制備 1.溶液的配制 (1)溶液①FeCl3水溶液(80ml，1mol/l) (2)溶液②NaOH水溶液(500ml，0.6mol/l) 2.混合 將溶液①倒入溶液②中得到溶液②′ 3.反應(yīng) (1)將溶液②′在電爐上加熱至沸騰，加熱過程不停攪拌。
(2)沸騰5分鐘后從加熱爐上取下，自然冷卻至室溫。冷卻過程中逐漸出現(xiàn)橘黃色沉淀，約2小時(shí)后沉淀完畢。
4.清洗 (1)清洗液配制 0.01mol/l的HNO3水溶液 (2)清洗 按沉淀物與清洗液體積比為1∶5進(jìn)行混合，充分?jǐn)嚢瑁缓箅x心分離，倒掉上部清液后，再同樣加入清洗液清洗，反復(fù)多次，直至pH-7。
5.脫水、干燥 (1)脫水 用體積為沉淀物5倍的丙酮進(jìn)行混合，然后離心分離，此步驟反復(fù)2次。
(2)干燥 將脫水產(chǎn)物轉(zhuǎn)入硅膠干燥器中12小時(shí)后可得無水干燥的α-FeOOH微粒。
實(shí)施例2γ-Fe2O3納米微粒的制備 一.α-FeOOH納米微粒制備 1.溶液的配制 (1)溶液①FeCl3水溶液(80ml，1mol/l) (2)溶液②NaOH水溶液(500ml，0.6mol/l) 2.混合 將溶液①倒入溶液②中得到溶液②′ 3.反應(yīng) (1)將溶液②′在電爐上加熱至沸騰，加熱過程不停攪拌。
(2)沸騰5分鐘后從加熱爐上取下，自然冷卻至室溫。冷卻過程中逐漸出現(xiàn)橘 黃色沉淀，約2小時(shí)后沉淀完畢。
4.清洗 (1)清洗液配制 0.01mol/l的HNO3水溶液 (2)清洗 按沉淀物與清洗液體積比為1∶5進(jìn)行混合，充分?jǐn)嚢?，然后離心分離，倒掉上部清液后，再同樣加入清洗液清洗，反復(fù)多次，直至pH-7。
二.FeCl2/NaOH混合液處理制備yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2Oa(1＞y＞0)復(fù)合納米微粒 1.溶液配制 (1)溶液③FeCl2水溶液(40ml，3mol/l) (2)溶液④NaOH水溶液(500ml，0.21mol/l) 2.混合 將α-FeOOH納米微粒加水倒入溶液③中得溶液③′。充分?jǐn)嚢韬螅瑢⑷芤孩艿谷肴芤孩邸?，得溶液④? 3.反應(yīng) (1)將溶液④′在電爐上加熱至沸騰，加熱過程中不停攪拌 (2)沸騰5分鐘后從電爐上取下，自然冷卻至室溫(冷卻過程中逐漸出現(xiàn)黑色沉淀) 4.清洗 與步驟一中的清洗方式相同 5.脫水、干燥 (1)脫水 用體積為沉淀物5倍的丙酮進(jìn)行混合然后離心分離，此步驟反復(fù)兩次 (2)干燥 將脫水產(chǎn)物轉(zhuǎn)入硅膠干燥器中12小時(shí)后可得無水干燥的5.脫水、干燥 (1)脫水 用體積為沉淀物5倍的丙酮進(jìn)行混合然后離心分離，此步驟反復(fù)兩次 (2)干燥 將脫水產(chǎn)物轉(zhuǎn)入硅膠干燥器中12小時(shí)后可得無水干燥的γ-Fe2O3納米微粒。
實(shí)施3yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(1＞y＞0)復(fù)合納米微粒的制備 一.α-FeOOH納米微粒制備 1.溶液的配制 (1)溶液①FeCl3水溶液(80ml，2mol/l) (2)溶液②NaOH水溶液(500ml，0.6mol/l) 2.混合 將溶液①倒入溶液②中得到溶液②′ 3.反應(yīng) (1)將溶液②′在電爐上加熱至沸騰，加熱過程不停攪拌。
(2)沸騰5分鐘后從加熱爐上取下，自然冷卻至室溫。冷卻過程中逐漸出現(xiàn)橘 黃色沉淀，約2小時(shí)后沉淀完畢。
4.清洗 (1)清洗液配制 0.01mol/l的HNO3水溶液 (2)清洗 按沉淀物與清洗液體積比為1∶5進(jìn)行混合，充分?jǐn)嚢?，然后離心分離，倒掉上部清液后，再同樣加入清洗液清洗，反復(fù)多次，直至pH-7。
二.FeCl2/NaOH混合液處理制備yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(1＞y＞0)復(fù)合納米微粒 1.溶液配制 (1)溶液③FeCl2水溶液(40ml，3mol/l) (2)溶液④NaOH水溶液(500ml，Zmol/l；Z＜0.21) (說明NaOH水溶液的濃度Z不同，將可能制得不同y值的yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(1＞y＞0)復(fù)合納米微粒) 2.混合 將α-FeOOH納米微粒加水倒入溶液③中得溶液③′。充分?jǐn)嚢韬?，將溶液④倒入溶液③′，得溶液④? 3.反應(yīng) (1)將溶液④′在電爐上加熱至沸騰，加熱過程中不停攪拌 (2)沸騰5分鐘后從電爐上取下，自然冷卻至室溫(冷卻過程中逐漸出現(xiàn)黑色沉淀) 4.清洗 與步驟一中的清洗方式相同 5.脫水、干燥 (1)脫水 用體積為沉淀物5倍的丙酮進(jìn)行混合然后離心分離，此步驟反復(fù)兩次 (2)干燥 將脫水產(chǎn)物轉(zhuǎn)入硅膠干燥器中12小時(shí)后可得無水干燥的yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(1＞y＞0)復(fù)合納米微粒。
微粒的晶體學(xué)結(jié)構(gòu) 用X射線衍射儀對(duì)微粒的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，如圖1所示 微粒的磁化強(qiáng)度 用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)對(duì)微粒的磁化強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)量，得到了比磁化強(qiáng)度σ與磁場(chǎng)關(guān)系的比磁化曲線，如圖2所示。
權(quán)利要求
1.yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3系納米微粒的制備方法，其包括制備α-FeOOH微粒和由α-FeOOH微粒制備yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(0≤y＜1)兩個(gè)步驟
第一步α-FeOOH微粒的制備
通過沉淀法直接制備α-FeOOH納米微粒
(1)配制0.5-4M濃度的FeCl3水溶液，即溶液1；配制0.6M濃度的NaOH水溶液，即溶液2；
(2)以溶液1與溶液2的體積比為1∶5-10的比例，在攪拌下將溶液2倒入溶液1中，得溶液2′；
(3)在攪拌下加熱溶液2′至沸騰，保持沸騰5分鐘，然后停止加熱，自然冷卻至室溫，逐漸有α-FeOOH沉淀物出現(xiàn)，2小時(shí)后，沉淀過程完成；
(4)倒掉清液，留下沉淀物，用0.01M濃度的HNO3水溶液清洗多次，至pH～7；
若制備yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3納米微粒，其中0≤y＜1，則進(jìn)入第二步；
若制備α-FeOOH微粒時(shí)，其中y＝1進(jìn)入步驟(5)；
(5)用丙酮脫水、干燥，制得α-FeOOH微粒；
第二步y(tǒng)α-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(0≤y＜1)微粒制備
(1)配制0.5-3M濃度的FeCl2水溶液，得溶液3；配制在0.1-1M濃度的NaOH水溶液，得溶液4；
(2)將第一步的步驟(4)得到的α-FeOOH沉淀物倒入溶液3中，兩者的體積比例為1∶5，得溶液3′；將溶液4倒入溶液3′，兩者的體積比例為10∶1，中得到溶液4′；
(3)在攪拌下加熱溶液4′至沸騰，保持沸騰1-30分鐘，然后停止加熱，冷卻至室溫；2小時(shí)后新的沉淀物yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3產(chǎn)生，其中0≤y＜1；
(4)對(duì)步驟(3)得到的沉淀物用HNO3水溶液洗至pH～7，再經(jīng)丙酮脫水，干燥，制得yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3納米微粒，其中0≤y＜1。
全文摘要
本發(fā)明提出一種yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3系納米微粒的制備方法，其包括制備α-FeOOH微粒和由α-FeOOH微粒制備yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(0≤y＜1)兩個(gè)步驟。α-FeOOH微粒是通過在NaOH水溶液中，沉淀Fe3+水溶液制備獲得，α-FeOOH納米微粒，γ-Fe2O3納米微粒(y＝0)及yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(1＞y＞0)復(fù)合納米微粒是由上述得到的α-FeOOH納米沉淀物通過不同濃度FeCl2/NaOH混合液進(jìn)行化學(xué)熱處理而制得。該方法可制備獲得的yα-FeOOH-(1-y)γ-Fe2O3(1＞y＞0)復(fù)合微粒中兩相的比例可調(diào)變，且y值不同的微粒其磁化性質(zhì)不一樣。該方法耗能少，原材料成本低，制備過程易于操作。
文檔編號(hào)C01G49/02GK101767833SQ20101004207
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者李建, 苗華, 高榮禮 申請(qǐng)人:西南大學(xué)