一种米粒状纳米磁性铁氧化物的制备方法与应用
【专利说明】一种米粒状纳米磁性铁氧化物的制备方法与应用
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技术领域
[0002]本发明属于铁氧化物制备领域，涉及一种铁氧化物的制备方法，具体是一种米粒状纳米磁性铁氧化物的制备方法与应用。
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【背景技术】
[0004]铁氧化物主要包括Fe2O3和Fe 304，各种形貌的铁氧化物纳米复合材料因为兼具有小尺寸效应、表面效应、协同效应等独特的物理化学性质，以及易功能化的特点，具有美好的应用前景，在催化领域、生物医学领域和化妆品领域、军事领域、新能源等方面引起了广泛的关注。
[0005]众所周知，铁氧化物的性质决定了其应用。而粒子的性质主要取决于它的尺寸、形貌以及结构，其中粒子的结构和形貌是最为关键的两个影响因素，因此，纳米材料的结构和形貌控制研究成为当前材料科学研究的前沿和热点之一。而合成具有各向异性的磁性纳米晶，不仅有助于理解纳米晶的生长过程，还有利于获得由于形貌各向异性产生的独特的磁性质。通常条件下，随着一维颗粒的长径比的改变，颗粒的矫顽力也会发生变化，因此控制合成具有不同长径比的磁性材料，有助于拓宽铁氧化物的应用范围。到目前为止，人们已经采用各种物理化学方法制备出了单分散的具有形貌各向异性的铁氧化物纳米材料，如球形、八面体、纳米线、纳米链、纳米带、纳米管、纳米锥阵列、纳米空心球和纳米花等纳米结构[1-6](参考文献:[I] Wu ff, Xiao XH, Zhang SF, Li H, Zhou XD, JiangCZ.0ne-pot react1n and subsequent annealing to synthesis hollow sphericalmagnetite and maghemite nanocages.Nanoscale Res.Lett., 2009， 4: 926.[2]Pitzschel K， Moreno JMMj Escrig J， Albrecht 0， Nielsch K， Bachmann J.Controlledintroduct1n of diameter modulat1ns in arrayed magnetic iron oxide nanotubes.ACS Nano, 2009，3: 3463.[3] Fan HMj You GJj Li Y，Zheng Zj Tan HR, Shen ZXjTang SHj Feng YP.Shape-controlled synthesis of single-crystalline Fe203 hollownanocrystals and their tunable optical properties.J.Phys.Chem.C.，2009，113: 9928.[4] Omi S， Kanetaka A， Shimamori Y， Supsakulchai A， Nagai M， Ma GH.Magnetite (Fe304) microcapsules prepared using a glass membrane and solventremoval.J.Microencapsule., 2001，18: 749.[5] Mandal S，Muller AHE.Facileroute to the synthesis of porous alpha-Fe203 nanorods.Mater.Chem.Phys.，2008，111: 438.[6] Wu Wj Xiao XHj Zhang SFj Fan LXj Peng TC，Ren F，JiangCZ.Facile fabricat1n of ultrafine hollow silica and magnetic hollow silicananoparticles by a dual-templating approach.Nanoscale Res.Lett., 2010，5:116.)o而对于构筑较大长径比铁氧化物，尤其具有单分散性、结晶良好的米粒状铁氧化物纳米粒子方面的报道相对较少。
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【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种米粒状纳米磁性铁氧化物的制备方法，该方法原料价格低廉、操作步骤简单，所得的米粒状磁性铁氧化物稳定、有较好的磁性、可回收利用、还可以用作理想的表面增强拉曼活性基底材料模型。
[0008]本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种米粒状纳米磁性铁氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)分别将铁盐和阴离子表面活性剂溶于去离子水中，搅拌得到透明溶液，再将两种溶液混合反应，磁力搅拌；
(2)将步骤(I)得到的反应液离心分离，去除上清液，洗涤、干燥，得到米粒状羟基铁氧化物；
(3)将步骤(2)得到的米粒状羟基铁氧化物在一定温度一定气氛中进行热处理，即得到米粒状纳米磁性铁氧化物。
[0009]作为进一步优选，本发明所述步骤(I)中铁盐为无水三氯化铁、六水合三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁中的一种。
[0010]作为进一步优选，本发明所述步骤(I)中阴离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠中的一种。
[0011]作为进一步优选，本发明所述步骤(I)中阴离子表面活性剂和铁盐的摩尔比为
O?2 O
[0012]作为进一步优选，本发明所述步骤(I)中混合反应时间为40-100°C，反应时间为
2-12ho
[0013]作为进一步优选，本发明所述步骤(3)中热处理的温度为200_450°C，热处理时间为l_4h，热处理的气氛为真空或氢气。
[0014]作为进一步优选，本发明所述步骤(2)中洗涤步骤为:先用去离子水将产物清洗3次，然后用无水乙醇洗涤，离心；所述干燥为50°C过夜干燥。
[0015]本发明还公开米粒状纳米磁性铁氧化物在表面增强拉曼活性基底材料中的应用。
[0016]本发明可以通过控制阴离子表面活性剂和铁盐的用量以及种类来调节米粒状羟基氧化铁的长径比在8:1~3:1之间变化。
[0017]本发明的有益效果:本发明米粒状纳米磁性铁氧化物的制备方法通过磁力搅拌获得具有均一结构的米粒状羟基氧化铁，通过不同的热处理制得具有完美米粒状纳米磁性铁氧化物；本发明方法简单可行，生产成本低，可调控性强，可控制米粒状铁氧化物的长径比，所得产物分布窄，产量高、纯度高、饱和磁化强度高，因而在磁记录材料、催化剂、生物医学领域、核磁共振成像、环境检测等领域体现出重要的应用前景。
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【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例1制备的米粒状样品的扫描电子显微镜照片(SEM):a是米粒状羟基氧化铁的扫描电镜照片，b是米粒状铁氧化物的扫描电镜照片。
[0020]图2是本发明实施例1制备的米粒状羟基氧化铁的X射线衍射图。
[0021]图3是本发明实施例3制备得到的Fe3O4纳米粒子的X射线衍射图。
[0022]图4是本发明实施例3制备得到Fe3O4纳米粒子的磁滞回线图。
[0023]图5是本发明的米粒状Fe3O4OAu复合纳米结构的表面增强拉曼光谱图。
【具体实施方式】
[0024]为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0025]实施例1
采用水解法制备羟基氧化铁。
[0026]将无水FeCl3和十六烷基三甲基氯化铵分别溶于30 mL去氧离子水中，搅拌得到透明溶液，得到FeClj^浓度为0.1 mol/L，十六烷基三甲基氯化铵的浓度为0.05 mol/L。然后将两种溶液混合，在40°C磁力搅拌12h，反应完毕，将所得反应液离心