一种一并制备硫磺微纳米粉和四氧化三铁纳米粉的方法与流程

本发明涉及一种一并制备硫磺微纳米粉和四氧化三铁纳米粉的方法，属于无机微纳米粉体材料制备技术领域。

背景技术：

硫磺(s)粉具有广泛的应用领域。在电子工业中，硫磺粉可用于制造电视显像管及其他阴极射线管用各种荧光粉，橡胶中的硫化剂，也可以用来制造工业硫酸；在农业上可用于调节土壤的硝化和ph值，也可制作杀虫剂、杀菌剂；在医药工业上可用来制造磺胺等药品；军事上可用来制造常规炸药，食品工业可用来制作蔗糖脱色剂等。硫磺(s)粉的制备方法目前主要还是采用物理法：以熔融的硫为原料，通过雾化法来制备硫磺(s)粉。该方法一般需要特殊设备。

四氧化三铁(fe3o4)纳米粉体可作为磁记录材料、磁流体主要原料、特殊催化剂和磁性吸附剂。目前，fe3o4纳米粉的制备方法有很多，如水热反应法，化学共沉淀法，沉淀氧化法和微波辐射法等，其中以共沉淀法最为简便。

如何利用同一原料一并制备硫磺和四氧化三铁，未见文献报道。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中所存在的不足之处，提供一种工艺简单、安全可靠、成本低廉适合连续规模化生产的一并制备硫磺微纳米粉和四氧化三铁纳米粉的方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种一并制备硫磺微纳米粉和四氧化三铁纳米粉的方法，氯化铁水溶液与硫脲水溶液混合进行氧化-还原反应，析出硫磺微纳米粉；滤液与naoh溶液混合通过共沉淀反应获得fe3o4纳米粉。

作为本发明的一并制备硫磺微纳米粉和四氧化三铁纳米粉的方法的优选技术方案，制备方法包括如下步骤：

1)、将fecl3.6h2o和硫脲固体分别加入盛有一定量去离子水的两个烧杯中超声使其完全溶解得到溶液a和b；

2)、将溶液a和b混合，得到均匀的混合溶液c，静置待其完全反应析出硫磺粉体；

3)、将析出的硫磺粉体过滤出来，水洗、烘干可得到硫磺微纳米粉；

4)、将naoh溶液加入到上述滤液中，立刻得到黑色磁性沉淀，磁分离出沉淀后，洗涤烘干便可获得fe3o4纳米粉。

作为本发明的一并制备硫磺微纳米粉和四氧化三铁纳米粉的方法的优选技术方案，制备方法中：

步骤2)的混合溶液c中fecl3和硫脲之间的摩尔比为0.01～0.2：0.05～0.1，静置反应温度为常温，反应时间为4～24h。步骤4)中按照fecl3和naoh之间的摩尔比为1：6～10添加naoh溶液，共沉淀反应温度为常温。

本发明提供一种硫磺微纳米粉和四氧化三铁纳米粉一并制备方法，即以硫脲硫源，氯化铁水溶液，采用化学法先制备出硫磺微纳米粉，然后，通过共沉淀法处理反应后的滤液，最后获得了fe3o4纳米粉体，解决了物理法制硫粉所需特殊设备和反应后滤液中铁的循环再利用问题。同时，本发明通过一系列的表征表明制备的硫磺微纳米粉，是由若干纳米颗粒构成的准球形微米颗粒，平均粒径为4～24μm。制备的fe3o4纳米粉，是由若干无规则fe3o4纳米颗粒构成，其尺寸为40～60nm，为超顺磁fe3o4纳米颗粒。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1).本发明实现了硫磺微纳米粉和fe3o4纳米粉的一并制备，为纳米材料的合成提供了一种新的途径。

2).本发明设计到的原理简单、工艺路线新颖、所需设备简单、原料利用率高、安全可靠、经济适用、对环境友好，适合规模化生产。

3).本发明制备的硫磺微纳米粉具有特殊的结构和形态，而fe3o4粒径小，表面活性高，两者均可望用于医药领域。

附图说明

图1为本发明的制备方法的工艺路线图。

图2为实施例1制备的硫磺微纳米粉的fe-sem图(a低倍率，b高倍率)。

图3为实施例1制备的硫磺微纳米粉的eds谱图。

图4为实施例1制备的fe3o4纳米粉的fe-sem图(右上角插图为fe3o4纳米粉在水中对外磁场的响应快慢状况，a未施加磁场，b施加磁场)。

图5为实施例1制备的fe3o4纳米粉的xrd谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明方法所得粉体的结构、形貌和组成分别选用x射线粉末衍射(xrd)和场发射扫描电子显微镜(fe-sem)进行表征。

本发明一种一并制备硫磺微纳米粉和四氧化三铁纳米粉的方法，其工艺路线图如图1所示，该制备原理简单，工艺流程层次明了，整个操作过程无需加热和压力等操作。具体是：氯化铁水溶液与硫脲水溶液混合进行氧化-还原反应，析出硫磺微纳米粉；滤液与naoh溶液混合通过共沉淀反应获得fe3o4纳米粉。

本发明的反应原理如下：

在弱酸性的氯化铁水溶液中，硫脲(sc(nh2)2)将缓慢释放出s^2-(如反应式1)，然后，fe³⁺将与s^2-反应得到单质s(如反应式2)。

s过滤出后，向弱酸性滤液中直接加入naoh溶液，滤液中的fe³⁺和fe²⁺将被快速地沉淀下来(如反应式3)，从而得到磁性产物，最后，通过磁分离技术将其分离出来，并经过水洗、烘干等工序处理后便可以获得fe3o4粉体。

实施例1

一种一并制备硫磺微纳米粉和四氧化三铁纳米粉的方法，包括如下步骤：

1)、将fecl3.6h2o和硫脲固体分别加入盛有一定量去离子水的两个烧杯中超声使其完全溶解得到溶液a和b。

2)、将溶液a和b混合，得到均匀的混合溶液c，常温下静置待其反应12h析出硫磺粉体；混合溶液c中fecl3和硫脲之间的摩尔比为0.15：0.1。

3)、将析出的硫磺粉体过滤出来，水洗、烘干可得到硫磺微纳米粉。

4)、常温下，按照fecl3和naoh之间的摩尔比为1：7将naoh溶液加入到上述滤液中，立刻得到黑色磁性沉淀，磁分离出沉淀后，洗涤烘干便可获得fe3o4纳米粉。

图2为实施例1制备的硫磺微纳米粉的fe-sem图(a低倍率，b高倍率)，由图2a可看出，制备出的硫磺微纳米粉颗粒的形状为准球形，平均粒径约为4～24μm。图2b为放大倍数更高的sem照片，可以看出，单个s微粒是由无数更小的纳米颗粒所构成的，即形成了具有微纳结构特征的二次颗粒。

图3为实施例1制备的硫磺微纳米粉的eds谱图，给出了单个s颗粒的面扫描能谱结果，谱图显示的元素有c、s、o和pt，其中c和少量o为导电膜衬底的组元，pt则为溅射用于增强导电的膜。面扫描能谱的结果可以初步证实，准球形的微粒主要组成为s元素。

图4为实施例1制备的fe3o4纳米粉的fe-sem图，由图4可以看出，得到的fe3o4粉体的粒径约为40～60nm，颗粒形状为无规则。右上角插图为fe3o4纳米粉在水中对外磁场的响应快慢状况，a未施加磁场，b施加磁场，由此可以定性判断fe3o4粉体的磁性较强。

图5为实施例1制备的fe3o4纳米粉的xrd谱图。与fe3o4标准xrd谱图(jcpds：19-0629)比较后可知，在该实验条件下所得的磁性粉体为fe3o4物相。谢乐公式(d＝kλ/bcosθ，k：scherrer常数，d为颗粒尺寸，b为衍射峰半高宽，θ为衍射角，λ为x射线波长)估算出fe3o4纳米粉体的平均粒径约为50nm左右。

实施例2

一种一并制备硫磺微纳米粉和四氧化三铁纳米粉的方法，包括如下步骤：

1)、将fecl3.6h2o和硫脲固体分别加入盛有一定量去离子水的两个烧杯中超声使其完全溶解得到溶液a和b。

2)、将溶液a和b混合，得到均匀的混合溶液c，常温下静置待其反应4h析出硫磺粉体；混合溶液c中fecl3和硫脲之间的摩尔比为0.01：0.05。

3)、将析出的硫磺粉体过滤出来，水洗、烘干可得到硫磺微纳米粉。

4)、常温下，按照fecl3和naoh之间的摩尔比为1：10将naoh溶液加入到上述滤液中，立刻得到黑色磁性沉淀，磁分离出沉淀后，洗涤烘干便可获得fe3o4纳米粉。

实施例3

一种一并制备硫磺微纳米粉和四氧化三铁纳米粉的方法，包括如下步骤：

1)、将fecl3.6h2o和硫脲固体分别加入盛有一定量去离子水的两个烧杯中超声使其完全溶解得到溶液a和b。

2)、将溶液a和b混合，得到均匀的混合溶液c，常温下静置待其反应24h析出硫磺粉体；混合溶液c中fecl3和硫脲之间的摩尔比为0.2：0.1。

3)、将析出的硫磺粉体过滤出来，水洗、烘干可得到硫磺微纳米粉。

4)、常温下，按照fecl3和naoh之间的摩尔比为1：6将naoh溶液加入到上述滤液中，立刻得到黑色磁性沉淀，磁分离出沉淀后，洗涤烘干便可获得fe3o4纳米粉。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。