一种高温分解法制备氟化亚铁纳米材料的方法与流程

本发明涉及一种反铁磁性氟化亚铁纳米颗粒的制备方法，具体涉及一种高温热分解制备分散性良好、颗粒尺寸均一的氟化亚铁纳米颗粒的制备方法。

背景技术：

氟化亚铁作为功能性的纳米材料，在新能源与生物医学领域都有较理想的应用。现有的制备氟化亚铁纳米颗粒的方法主要有溶剂热法、共沉淀法、高温热分解法等，其中，高温热分解法具有良好控制纳米颗粒尺寸与形貌的特性。但高温热分解法一般反应条件较为苛刻，对于不同前驱体的有不同的要求。

技术实现要素：

为了避免现有的技术不足之处，本发明提出了一种高温热分解制备氟化亚铁纳米材料的方法，此方法具有反应条件简单、可重复性高、产物形貌优异的特点。

一种高温分解法制备氟化亚铁纳米材料的方法，步骤如下：

(1)将铁源前驱体和氟化物置于高沸点溶剂中完全溶解，再与高沸点表面活性剂混合得到混合体系；所述铁源前驱体为乙酰丙酮铁、油酸铁、羰基铁或二茂铁，所述高沸点溶剂为油胺、十八烯或二苄醚；

(2)将步骤(1)混合体系升温至80℃～120℃，保持40～60min，使混合体系处于无水无氧状态；

(3)继续升温，以15℃～20℃/min的速度升温至190～340℃，并保持0.25～4h得反应产物；

(4)自然降温至20～60℃，用有机溶剂充分清洗所述的反应产物，得到分散良好的氟化亚铁纳米材料；

进一步，本发明所述氟化物为氟化铵或氟化钠。

进一步，本发明所述铁源前驱体与氟化物的物质的量比为1:2～8。

进一步，本发明所述高沸点溶剂用量使铁源前驱体与氟化物完全溶解即可。

进一步，本发明所述高沸点表面活性剂与高沸点溶剂的体积比为1:1～9。

进一步，本发明所述高沸点表面活性剂的用量以铁源前驱体的物质的量计为2～20ml/mmol。

进一步，本发明所述高沸点表面活性剂为油胺、十六胺、十八胺或油酸。

进一步，本发明步骤(4)中所述有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、正己烷、氯仿中的一种或两种。

进一步，本发明步骤(4)制得的氟化亚铁纳米材料需存放于正己烷或氯仿中保存。

本发明具有的有益效果是：

(1)该制备方法简单，条件相对不是那么苛刻；

(2)产品纯度高，未出现杂相；

(3)分散性良好，具有很好的可重复性。

附图说明

图1：实施例1中乙酰丙酮铁与氟化铵制得的立方结构的氟化亚铁纳米材料的xrd表征

图2：实施例1中乙酰丙酮铁与氟化铵制得的立方结构的氟化亚铁纳米材料的tem图

图3：实施例2中乙酰丙酮铁与氟化钠制得的氟化亚铁花型纳米团簇的xrd图

图4：实施例2中乙酰丙酮铁与氟化钠制得的氟化亚铁花型纳米团簇的tem图

图5：实施例4中油酸铁与氟化铵制得的球形氟化亚铁纳米材料的xrd图

图6：实施例4中油酸铁与氟化铵制得的球形氟化亚铁纳米材料的tem图

图7：实施例6中羰基铁与氟化铵制得的棒状结构的氟化亚铁纳米材料的xrd图

图8：实施例6中羰基铁与氟化铵制得的棒状结构的氟化亚铁纳米材料的tem图

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1：高温分解乙酰丙酮铁制备立方结构纳米粒子

将1mmol乙酰丙酮铁、2mmol氟化铵分散于20ml油胺加入四口烧瓶中，磁力搅拌下得到棕色溶液。抽真空升温至95℃，保持60min，充以氮气气氛，然后以20℃/min的升温速率升至190℃，保持4h。待反应结束降至室温，倒出产物，用正己烷与乙醇体积比为1:3的混合溶剂清洗产物3次，得到的纳米颗粒分散在正己烷中保存。图1给出了按照实施例1得到的立方结构氟化亚铁纳米粒子的xrd表征，从图中可以看出材料结晶完整且不含杂质。图2可以明显看出立方结构纳米团簇的整体形貌。

实施例2：高温分解乙酰丙酮铁制备花型纳米团簇

将1mmol乙酰丙酮铁、2mmol氟化钠分散于15ml十八烯、5ml十八胺后加入四口烧瓶中，磁力搅拌下得到棕色溶液。抽真空升温至80℃，保持60min，充以氩气气氛，然后以20℃/min的升温速率升至260℃，保持1h。待反应结束降至室温，倒出产物，用丙酮与乙醇体积比为1:3的混合溶剂清洗产物3次，得到的纳米颗粒分散在氯仿中保存。产物如图3，为花型纳米团簇。

实施例3：热分解乙酰丙酮铁制备花型纳米团簇

将1mmol乙酰丙酮铁、8mmol氟化铵分散于15ml二苄醚、5ml十六胺后加入四口烧瓶中，磁力搅拌下得到棕色溶液。抽真空升温至95℃，保持40min，充以氩气气氛，然后以20℃/min的升温速率升至340℃，保持0.25h。待反应结束降至室温，倒出产物，用正己烷与乙醇体积比为1:3的混合溶剂清洗产物3次，得到的纳米颗粒分散在正己烷中保存。产物为花型纳米团簇，形貌与实施例2类似。

实施例4：高温分解油酸铁制备球形纳米颗粒

将1mmol油酸铁、2mmol氟化铵分散于20ml油胺加入四口烧瓶中，磁力搅拌下得到棕色溶液。抽真空升温至120℃，保持60min，然后以15℃/min的升温速率升至300℃，保持0.5h。待反应结束降至室温，倒出产物，用氯仿与乙醇体积比为1:3的混合溶剂清洗产物3次，得到的纳米颗粒分散在氯仿中保存。图4可以明显看出球形氟化亚铁纳米颗粒的整体形貌。

实施例5：高温分解乙酰丙酮铁制备球形纳米粒子

将1mmol乙酰丙酮铁、2mmol氟化铵分散于18ml油胺、2ml油酸后加入四口烧瓶中，磁力搅拌下得到棕色溶液。抽真空升温至85℃，保持60min，然后以15℃/min的升温速率升至220℃，保持1h。待反应结束降至60℃，倒出产物，用氯仿与乙醇体积比为1:3的混合溶剂清洗产物3次，得到的纳米颗粒分散在氯仿中保存。产物为球形纳米颗粒，形貌与实施例4类似。

实施例6：高温分解羰基铁制备棒状纳米粒子

2mmol氟化铵分散于20ml油胺加入四口烧瓶中，抽真空升温至90℃，保持60min。然后以20℃/min的升温速率升至170℃，注射1mmol羰基铁保持0.5h，后以相同速度升温至240℃，保温0.5h。待反应结束降至室温，倒出产物，用正己烷与乙醇体积比为1:3的混合溶剂清洗产物3次，得到的纳米颗粒分散在正己烷中保存。图5可以明显看出棒状氟化亚铁纳米材料的整体形貌。

实施例7：高温分解二茂铁制备花型纳米团簇

1mmol二茂铁、2mmol氟化铵分散于20ml油胺后加入四口烧瓶中，磁力搅拌下得到棕色溶液。抽真空升温至85℃，保持60min，然后以20℃/min的升温速率升至320℃，保持1h。待反应结束降至室温，倒出产物，用氯仿与乙醇体积比为1:3的混合溶剂清洗产物3次，得到的纳米颗粒分散在氯仿中保存。产物为花型纳米团簇，形貌与实施例2类似。