[0060]与实施例1步骤相同，但所用的表面活性剂为二-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠(AOT)，所得产物在扫描电镜下观测到的形貌如图12所示，可见，产物为纤维状的草酸亚铁，纤维长为1.74?2.27 μm ;直径为0.18?0.25 μm ;长径比为8.36?11.06。
[0061]实施例11:
[0062]与实施例1步骤相同，但所用的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，所得产物在扫描电镜下观测到的形貌如图13所示，可见，产物为纤维状的草酸亚铁，纤维长为
1.85 ?2.44 μm;直径为 0.17 ?0.36 μm;长径比为 6.00 ?13.00。
[0063]实施例12:
[0064]将0.29g草酸亚铁前驱物、2mmol镍盐、40mL蒸馏水添加到烧杯中，在45°C的水浴锅内磁力搅拌反应2h，再在室温下搅拌2h，冷却后用水离心洗涤，60°C干燥6h得到所需单分散的草酸亚铁/草酸镍前驱物。再将草酸亚铁/草酸镍前驱物用陶瓷方舟装载放到单温管式炉中，在队保护下、350°C保温2h，冷却到室温，研磨后即可得到所述的Fe 304/Ni异质多孔纤维。升温时间为lh。
[0065]在扫描电镜和透射电镜下观测到的形貌、所得产物的物相分别如图14、15、16所示，静磁性能测试结果如图17所示，可见，产物为中空的多孔Fe304/Ni异质多孔纤维，纤维长为0.57?0.73 μm ;直径为0.11?0.13 μm ;长径比为4.62?6.55。四氧化三铁的晶粒尺寸为24.40nm，镲单质的晶粒尺寸为4.40nm，N1:Fe原子比为13.5:86.5。饱和磁化强度为 76.249emu.g4，矫顽力为 225.230e。
[0066]实施例13:
[0067]与实施例12步骤相同，但镍盐的浓度为0.035mmol/L。所得产物在扫描电镜下观测到的形貌及元素组成分析图谱分别如图18、19所示，可见，产物为中空的多孔Fe3O4/Ni异质多孔纤维，纤维长为0.91?1.23μπι ;直径为0.09?0.13μπι;长径比为8.00?12.30。四氧化三铁的晶粒尺寸为29.4nm，镍单质的晶粒尺寸为13.9nm，NiiFe原子比为
3.59:41.43.ο 饱和磁化强度为 80.658emu.g4，矫顽力为 233.450e。
[0068]实施例14:
[0069]与实施例12步骤相同，但镍盐的浓度为0.571mmol/Lo所得产物在扫描电镜下观测到的形貌和物相分别如图20和16所示，可见，产物为中空的多孔Fe304/Ni异质多孔纤维，纤维长为0.86?1.14 μ m，直径为0.22?0.30 μ m，长径比为2.87?4.95 ;四氧化三铁的晶粒尺寸为17.60nm，镍单质的晶粒尺寸为9.70nm，N1:Fe原子比为28.88:71.12。饱和磁化强度为75.243emu.g_1，矫顽力为243.200e。
[0070]实施例15:
[0071]与实施例12步骤相同，但反应温度为25°C。所得产物在扫描电镜下观测到的形貌如图21所示，可见，产物为中空的Fe304/Ni异质结构纤维，纤维长为1.05?1.24 μ m，直径为0.08?0.12 μ m，长径比为8.90?13.70。N1: Fe原子比为3.68:63.19。饱和磁化强度为 76.249emu.g'矫顽力为 225.230e。
[0072]实施例16:
[0073]与实施例12步骤相同，但反应温度为45°C。所得产物在扫描电镜下观测到的形貌如图22所示，可见，产物为中空的多孔Fe304/Ni异质多孔纤维，纤维长为1.12?1.56 μ m，直径为(λ 24?(λ 36 μ m，长径比为774?880。四氧化三铁的晶粒尺寸为24.4nm，镍单质的晶粒尺寸为4.40nm，NiiFe原子比为13.5:86.5。饱和磁化强度为76.249emu.g-1，矫顽力为225.230e。
[0074]实施例17:
[0075]与实施例12步骤相同，但烧结温度为300°C。所得产物在扫描电镜下观测到的形貌如图23所示，可见，产物为中空的多孔Fe3CVNi异质多孔纤维，纤维长为1.35?
1.63 μ m，直径为0.45?0.73 μ m，长径比为2.07?3.47。四氧化三铁的晶粒尺寸为17.8nm，镍单质的晶粒尺寸为6.30nm。N1:Fe原子比为6.12:93.88。饱和磁化强度为74.858emu.g \ 矫顽力为 199.260eo
[0076]实施例18:
[0077]与实施例12步骤相同，但烧结温度为700°C。所得产物在扫描电镜下观测到的形貌、物相、分别如图24、25所示，静磁性能测试结果如图26所示，可见，产物为中空的多孔Fe304/Ni异质多孔纤维，纤维长为1.61?1.18 μ m，直径为0.46?0.58 μ m，长径比为
2.78?4.23。四氧化三铁的晶粒尺寸为19.lnm，镍单质的晶粒尺寸为21.6nm，Fe:Ni原子比为5.46:95.54。饱和磁化强度为93.430emu.g4，矫顽力为157.760e。
[0078]实施例19:
[0079]与实施例12步骤相同，但烧结时间为lh。所得产物在扫描电镜下观测到的形貌如图27所示，可见，产物为中空的多孔Fe304/Ni异质多孔纤维，纤维长为0.76?1.02 μ m，直径为0.07?0.12 μπι，长径比为?.17?IL 71。四氧化三铁的晶粒尺寸为26.0nm，镍单质的晶粒尺寸为12.lnm。NiiFe原子比为15.89:33.97。饱和磁化强度为77.058emu.g-1，矫顽力为223.780e。
[0080]实施例20:
[0081]与实施例12步骤相同，但烧结时间为3h。所得产物在扫描电镜下观测到的形貌如图28所示，可见，产物为中空的多孔Fe304/Ni异质多孔纤维，纤维长为0.78?1.15μπι，直径为0.07?0.12 μ m，长径比为?.80?14.57。四氧化三铁的晶粒尺寸为28.6nm，镍单质的晶粒尺寸为23.5nm。NiiFe原子比为1.92:34.66，饱和磁化强度为54.027emu.g—1，矫顽力为 136.600eo
[0082]上述实施例中制备的Fe304/Ni异质多孔纤维，具有均一性好，尺寸与组成可调等特性，这些材料在催化剂、锂离子电池材料、磁记录材料、磁传感器、磁流体、检测、微波吸收等领域具有广阔的应用前景。
【主权项】
1.一种磁性异质结构纤维，其特征在于所述的磁性异质结构纤维，其内核为纳米晶组装而成的Fe3O4，表面包覆有Ni纳米晶；该纤维为多晶多孔结构，长为0.57 μπι?2.18 μm，直径为 0.07 μ m ?0.73 μ m。2.如权利要求要求I所述的磁性异质结构纤维，其特征在于所述的Fe304和Ni，镍/铁原子比为 0:100 ?28.88:71.12。3.如权利要求要求I所述的磁性异质结构纤维，其特征在于该磁性异质结构纤维的饱和磁化强度范围为:75.243?86.442emu.g'4.一种磁性异质结构纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)纤维状草酸亚铁前驱物的制备: 采用沉淀法，先将硫酸亚铁铵、表面活性剂、乙二醇、蒸馏水按一定的化学计量配制成溶液A，其用量关系为:乙二醇/水的体积比为2/5?5/2，铁盐的浓度为0.071?0.714mol/L，表面活性剂的浓度为O?0.143mol/L ； 再将表面活性剂、乙二醇、蒸馏水和沉淀剂按一定的比例配制成溶液B，其用量关系为:乙二醇/水的体积比为2/5?5/2，铁盐的浓度为0.071?0.714mol/L，表面活性剂的浓度为O?0.143mol/L，沉淀剂与硫酸亚铁铵物质的量之比为1:1?2:1， 然后将溶液B与溶液A转入到烧杯中，在室温下磁力搅拌反应20min?24h后，用水和乙醇洗涤，60°C干燥6h得到所需纤维状草酸亚铁前驱物； (2)纤维状草酸亚铁/草酸镍前驱物的制备: 采用沉淀转移法，按一定的化学计量比将草酸亚铁前驱物、镍盐、蒸馏水添加到烧杯中，在25?60°C反应lh，冷却后用水离心洗涤，60°C干燥6h得到所需的单分散草酸亚铁/草酸镍前驱物；草酸亚铁前驱物、镍盐、蒸馏水的用量关系为:水的体积为40mL，草酸亚铁前驱物的质量为0.1?0.3g，镍盐的浓度为0.036?0.286mol/L ； (3)Fe304/Ni异质多孔纤维: 采用碳热还原法，将草酸亚铁/草酸镍前驱物用陶瓷方舟装载放到单温管式炉中，在惰性气体保护下300?700°C保温I?3h，冷却到室温，研磨后得到所述的磁性异质结构纤维即Fe304/Ni异质多孔纤维；气体流量为I?5L/min，升温时间为I?2h，惰性气体为N2,Ar中的一种或多种。5.如权利要求要求4所述的磁性异质结构纤维的制备方法，其特征在于所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、二 -乙基己基琥珀酸酯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化铵。6.如权利要求要求4所述的磁性异质结构纤维的制备方法，其特征在于所述的沉淀剂为可溶性草酸氨、草酸或草酸钠。7.如权利要求要求4所述的磁性异质结构纤维的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂为乙二醇、丙三醇、1-2-丙二醇或一缩二已二醇。8.如权利要求要求4所述的磁性异质结构纤维的制备方法，其特征在于所述的镍盐为氯盐、硝酸盐、硫酸盐中的一种，或多种。9.如权利要求要求4所述的磁性异质结构纤维的制备方法，其特征在于步骤(2)中，根据草酸盐的溶度积特性，将高溶度积的草酸亚铁分散到镍盐溶液中，低溶度积的草酸镍破坏了草酸铁的溶解-结晶平衡，产生的草酸根与镍离子在原草酸铁表面形成低溶度积的草酸镍。10.权利要求4至9中任一所述方法制备的Fe 304/Ni异质多孔纤维，其在催化剂、电极材料、磁记录材料、磁传感器、检测、微波吸收中的应用。
【专利摘要】本发明是磁性异质结构纤维及其制备方法与应用。该纤维为多孔异质结构纤维，其内核为纳米晶组装而成的Fe3O4，表面包覆有Ni纳米晶；纤维长0.57～2.18μm，直径0.07～0.73μm，镍/铁原子比为0:100～28.88:71.12，其饱和磁化强度高(75.243～86.442emu·g-1)。该纤维采用沉淀法-沉淀转移法-碳热还原工艺制备，本发明操作简单，可控性和重复性好、形成机理新颖、对设备的要求不高、成本低、效率高、易于工业应用推广。所得磁性异质结构纤维具有多孔结构，尺寸和组成可调，磁响应性强等特性，其在催化剂、电极材料、磁记录材料、磁传感器、检测、微波吸收等领域都有重要的应用前景。
【IPC分类】B01J35/10, C09K3/00, B01J23/755
【公开号】CN104927760
【申请号】CN201510218351
【发明人】童国秀, 李亚娜, 崔婷婷, 叶宇城, 吴文华
【申请人】浙江师范大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年4月30日