專利名稱：一種三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微納米多級(jí)結(jié)構(gòu)材料自組裝技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，通過自組裝過程合成三維花樣的鐵醇鹽日益受到人們的關(guān)注，主要是因?yàn)榇见}熱解得到的三維花樣鐵氧化物在水處理、藥物傳輸和電化學(xué)等領(lǐng)域顯示了優(yōu)異的性質(zhì)和潛在的應(yīng)用前景。Zhong等人在《Advanced Materials》2006年18卷2426-2431頁報(bào)道了一個(gè)以FeCl3 6H20、尿素和表面活性劑四丁基溴化銨為原料，乙二醇(EG)為溶劑合成的三維花樣鐵醇鹽，以其為前體通過熱處理得到三維花樣鐵氧化物。Li等人在《CrystEngComm》2011年13卷642 - 648頁報(bào)道了以Fe (acac) 3為鐵源，EG為溶劑，加入NH4Ac,通過溶劑熱法合成三維花樣鐵醇鹽,進(jìn)一步熱處理得到三維花樣Fe3O4微球。Jin等人在《Journal of Power Sources)) 2011 年 196 卷 3887-3893 頁報(bào)道了一個(gè)以 FeCl3 *6H20和六亞甲基四胺為原料，EG為溶劑，通過溶劑熱法合成花樣鐵醇鹽，焙燒后得到微納多級(jí)結(jié)構(gòu)的Fe3O4/碳微米花。趙等人在發(fā)明專利CN102659188中公開了一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的磁性三氧化二鐵微米花材料及其制備方法，他們以FeCl3 6H20為鐵源，EG為溶劑，加入表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮或十六烷基三甲基溴化銨或四丁基氯化銨和尿素，反應(yīng)得到前體，進(jìn)而通過煅燒得到a-Fe2O3微米花。但是，以上報(bào)道中的三維花樣鐵醇鹽只是被用來制備形貌維持的鐵氧化物，其結(jié)構(gòu)本質(zhì)和物化性質(zhì)較少被關(guān)注；并且其合成方法中使用的表面活性劑或有機(jī)原料，會(huì)導(dǎo)致合成成本較高以及反應(yīng)產(chǎn)物處理過程中的環(huán)境污染問題，不利于規(guī)?；纳a(chǎn)應(yīng)用。而采用便宜易得的無機(jī)物為 原料，EG為溶劑，通過簡(jiǎn)易的無表面活性劑溶劑熱法制備具有反鐵磁性的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽迄今未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽及其制備方法。本發(fā)明選擇便宜易得的FeCl3 ^eH2CKCH3COONa *3H20為原料，EG為溶劑，通過控制乙二醇混合溶液中兩種無機(jī)物的低濃度和溫和的溶解條件，不加入任何表面活性劑，采用溶劑熱法得
到一種三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽。本發(fā)明的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽的化學(xué)式為FeC4H8O3 ;該二乙二醇亞鐵醇鹽是由寬度為1.8-2.0ii m、厚度為80-100 nm的花瓣?duì)罴{米片通過中心互相連接自組裝而成的7-8 um的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)微球；該三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽具有強(qiáng)的反鐵磁性，有望作為分子基反鐵磁性材料用于交換偏置分子磁體中。本發(fā)明的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽具體制備過程如下:(I)將 FeCl3 6H20 和 CH3COONa 3H20 溶于乙二醇中，其中 FeCl3 6H20 的濃度為
0.00625-0.0125 mol/L, CH3COONa 3H20 與 FeCl3 6H20 的濃度比為 5.29:1，溶解溫度為30 - 50°C，溶解時(shí)間為2 - 3h，電動(dòng)攪拌得到透明的黃色溶液；
(2)將上述黃色溶液轉(zhuǎn)移至500mL特氟綸不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，置于200°C烘箱中，反應(yīng)釜的裝填度為80%，反應(yīng)釜內(nèi)黃色溶液在自生壓力下反應(yīng)8-24h，反應(yīng)結(jié)束后用自來水冷卻反應(yīng)釜至室溫；(3)離心分離得到的綠色沉淀，用無水乙醇洗滌三次，然后在40_60°C烘箱中干燥12-24h，保存于干燥器中，產(chǎn)物為三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:1、本發(fā)明的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽的合成過程中僅以EG為溶劑，未使用表面活性劑及其它有機(jī)原料，合成方法簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好。2、本發(fā)明的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽具有強(qiáng)的反鐵磁性質(zhì)，有望作為分子基反鐵磁性材料用于交換偏置分子磁體中。3、本發(fā)明的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽的合成方法，通過調(diào)節(jié)EG混合溶液中無機(jī)鹽的金屬元素種類，可以拓展到其他金屬元素(如Co和Mn)多級(jí)結(jié)構(gòu)醇鹽的制備中，從而滿足不同的應(yīng)用需求。


圖1為實(shí)施例1三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽的掃描電子顯微鏡照片。圖2為實(shí)施例1三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽的溫度-依賴的磁化率圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將1.35 g (0.005mol) FeCl3.6H20 和 3.60 g (0.0265mol) CH3COONa.3H20 置于IOOOmL三口瓶中，加入400mL乙二醇，將三口瓶放入50°C水浴中電動(dòng)攪拌2 h得到透明的黃色溶液；將上述黃色溶液轉(zhuǎn)移至500mL特氟綸不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，置于200°C烘箱中，反應(yīng)釜內(nèi)黃色溶液在自生壓力下反應(yīng)8h，反應(yīng)結(jié)束后用自來水冷卻反應(yīng)釜至室溫；離心分離得到的綠色沉淀，用無水乙醇洗滌三次，然后在60°C烘箱中干燥12h，保存于干燥器中，產(chǎn)物為三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽。實(shí)施例2將1.35 g (0.005mol) FeCl3.6H20 和 3.60 g (0.0265mol) CH3COONa.3H20 置于IOOOmL三口瓶中，加入400mL乙二醇，將三口瓶放入40°C水浴中電動(dòng)攪拌2.5 h得到透明的黃色溶液；將上述黃色溶液轉(zhuǎn)移至500mL特氟綸不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，置于200°C烘箱中，反應(yīng)釜內(nèi)黃色溶液在自生壓力下反應(yīng)8h，反應(yīng)結(jié)束后用自來水冷卻反應(yīng)釜至室溫；離心分離得到的綠色沉淀，用無水乙醇洗滌三次，然后在60°C烘箱中干燥12h，保存于干燥器中，產(chǎn)物為三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽。實(shí)施例3將1.35 g (0.005mol) FeCl3.6H20 和 3.60 g (0.0265moI) CH3COONa.3H20 置于IOOOmL三口瓶中，加入400mL乙二醇，將三口瓶放入30°C水浴中電動(dòng)攪拌3h得到透明的黃色溶液；將上述黃色溶液轉(zhuǎn)移至500mL特氟綸不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，置于200°C烘箱中，反應(yīng)釜內(nèi)黃色溶液在自生壓力下反應(yīng)8h，反應(yīng)結(jié)束后用自來水冷卻反應(yīng)釜至室溫；離心分離得到的綠色沉淀，用無水乙醇洗滌三次， 然后在60°C烘箱中干燥12h，保存于干燥器中，產(chǎn)物為三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽。實(shí)施例4將1.19 g (0.005mol) CoCl2 6H20 和 3.60 g (0.0265moI) CH3COONa 3H20 置于IOOOmL三口瓶中，加入400mL乙二醇，將三口瓶在室溫25°C下電動(dòng)攪拌2h得到透明的紫紅色溶液；將上述紫紅色溶液轉(zhuǎn)移至500mL特氟綸不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，置于200°C烘箱中，反應(yīng)釜內(nèi)紫紅色溶液在自生壓力下反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后用自來水冷卻反應(yīng)釜至室溫；離心分離得到的沉淀，用無水乙醇洗滌三次，然后在50°C烘箱中干燥18h，保存于干燥器中，產(chǎn)物為多級(jí)結(jié)構(gòu)乙二醇鈷醇鹽。實(shí)施·例5將0.50 g (0.0025mol)MnCl2.4H20 和 1.80 g (0.0133mol) CH3COONa.3H20 置于IOOOmL三口瓶中，加入400mL乙二醇，將三口瓶在室溫25°C下電動(dòng)攪拌2h得到透明的淺棕黃色溶液；將上述淺棕黃色溶液轉(zhuǎn)移至500mL特氟綸不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，置于200°C烘箱中，反應(yīng)釜內(nèi)淺棕黃色溶液在自生壓力下反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后用自來水冷卻反應(yīng)釜至室溫；離心分離得到的沉淀，用無水乙醇洗滌三次，然后在40°C烘箱中干燥24h，保存于干燥器中，產(chǎn)物為多級(jí)結(jié)構(gòu)乙二醇錳醇鹽。
權(quán)利要求
1.一種三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽，其特征在于，其化學(xué)式為FeC4H803。該二乙二醇亞鐵醇鹽是由寬度為1.8-2.0 μ m、厚度為80-100 nm的花瓣?duì)罴{米片通過中心互相連接自組裝而成的7-8 μπι的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)微球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽，其特征在于，具有強(qiáng)的反鐵磁性。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將FeCl3.6Η20和CH3COONa.3Η20溶于乙二醇中，其中FeCl3.6Η20的濃度為`0.00625-0.0125 mol/L, CH3COONa.3H20 與 FeCl3.6H20 的濃度比為 5.29:1，溶解溫度為`30 - 50°C，溶解時(shí)間為2 - 3h，電動(dòng)攪拌得到透明的黃色溶液； (2)將上述黃色溶液轉(zhuǎn)移至500mL特氟綸不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，置于200°C烘箱中，反應(yīng)釜的裝填度為80%，反應(yīng)釜內(nèi)黃色溶液在自生壓力下反應(yīng)8-24h，反應(yīng)結(jié)束后用自來水冷卻反應(yīng)釜至室溫； (3)離心分離得到的綠色沉淀，用無水乙醇洗滌三次，然后在40-60°C烘箱中干燥12-24h，保存于干燥器中，產(chǎn)物為三維花``樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽。
全文摘要
一種三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽及其制備方法，屬于微納米多級(jí)結(jié)構(gòu)材料自組裝技術(shù)領(lǐng)域。三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽的化學(xué)式為FeC4H8O3。該二乙二醇亞鐵醇鹽是由寬度為1.8-2.0 μm、厚度為80-100 nm 的花瓣?duì)罴{米片通過中心互相連接自組裝而成的7-8 μm 的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)微球。優(yōu)點(diǎn)在于，以便宜易得的六水合三氯化鐵和三水合醋酸鈉為原料，乙二醇為溶劑，通過控制乙二醇混合溶液中兩種無機(jī)物的低濃度和溫和的溶解條件，不加入任何表面活性劑，采用溶劑熱法得到的三維花樣多級(jí)結(jié)構(gòu)二乙二醇亞鐵醇鹽。其合成方法具有簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C43/11GK103145535SQ20131009638
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者張慧, 范婷 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)