一种四氧化三铁菱形十二面体颗粒及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种四氧化三铁菱形十二面体颗粒及其制备方法，步骤包括：将吡咯烷酮稳定剂、铁源加入有机溶剂中，搅拌均匀后加入含水合肼的N，N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液，搅拌得前驱物溶液；将前驱物溶液在140~240℃下保温，生长磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒；之后将溶液进行后处理得磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒。本发明用溶剂热法制得了目前较难合成的暴露面为高表面能的四氧化三铁菱形十二面体颗粒，制备过程操作简单，不需要惰性气体保护，重复性好，易于控制，所得四氧化三铁颗粒形貌规则、完好、尺寸分布均匀，颗粒表面光滑，具有超强的磁性和很好的超顺磁性，在提高催化活性及磁性回收利用方面存在着巨大的潜在应用。
【专利说明】—种四氧化三铁菱形十二面体颗粒及其制备方法
[0001]【技术领域】
本发明涉及一种四氧化三铁新的形貌一菱形十二面体颗粒的制备方法，具体涉及一种利用溶剂热法制备超顺磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒的方法及所得产品，属于磁性材料制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]由于不同形貌的磁性四氧化三铁颗粒在磁流体、药物负载、医疗诊断、数据存储、催化等各个方面存在潜在应用，合理而精确地控制四氧化三铁颗粒的形貌一直是研究的热点。到目前为止，科学家们成功地合成了一系列不同形貌的四氧化三铁颗粒，主要形貌包括不规则颗粒、立方块、线、管、棒、片、环、八面体等。但是尚未有关于制备磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒的报道。这是由于这种多面体的四氧化三铁暴露的面为高表面能面，在合成过程中很容易消失，因此合成十二面体的四氧化三铁非常困难。从性能上讲，这种暴露高表面能面的磁性四氧化三铁具有优异的催化活性并且在光学、电学、磁学设备中存在着特殊的应用。因此，研究合成形貌分布均匀的磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒的方法仍然是一个非常重要的挑战。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中缺乏制备四氧化三铁菱形十二面体颗粒的技术以及菱形十二面体在合成过程中容易消失的不足，本发明提供了一种采用溶剂热法制备超顺磁性四氧化三铁菱形十二面体的方法及所得产品。该方法操作简单、可控性强、重复性好，不需惰性气体保护即可制得形貌规则均一的超顺磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒。
[0004]本发明具体技术方案如下:
一种四氧化三铁颗粒，其特征是:所述四氧化三铁颗粒具有超顺磁性，形貌为菱形十二面体，颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0005]一种四氧化三铁菱形十二面体颗粒的制备方法，其特征是包括以下步骤:
(1)将吡咯烷酮稳定剂、铁源加入有机溶剂中，搅拌得到均匀的溶液A;将水合肼加入N, N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌得到溶液B ;
(2)将步骤(1)制备的溶液B缓慢滴加到溶液A中，搅拌反应一定时间，得均匀的前驱物溶液；
(3)将步骤(2)的前驱物溶液在14(T240°C下保温，生长磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒；之后将溶液自然冷却至室温，磁性分离收集黑色产物，黑色产物经水和乙醇洗涤后，得磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒。
[0006]上述制备方法中，所述吡咯烷酮稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮或2-吡咯烷酮。
[0007]上述制备方法中，所述铁源为三价铁的可溶性盐，或者是摩尔比为1:1的二价铁的可溶性盐和三价铁的可溶性盐的混合物。所述三价铁的可溶性盐为含有结晶水或不含结晶水的氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或乙酰丙酮铁，所述二价铁的可溶性盐为含有结晶水或不含结晶水的氯化亚铁或硫酸亚铁。
[0008]上述制备方法中，所述有机溶剂为N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)或油胺。
[0009]上述制备方法中，所述溶液B为80wt%水合肼溶于N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)中形成的溶液，80被％水合肼与N, N- 二甲基甲酰胺的体积比为0.01-1:1，优选0.1-0.2:1。
[0010]上述制备方法中，步骤(3)中，前驱物溶液在密闭环境下保温反应。
[0011]在配制前驱物溶液时，按照下述关系加入各成分，从而形成所需形貌:
1I1洛液A和溶液B的体积比为0.5-1.5:1，优选的比例为0.9-1.1:1。
[0012]@溶液A中，吡咯烷酮稳定剂与铁源按照吡咯烷酮稳定剂:铁源的摩尔比为
0.5^20:1的关系添加，最优选2-8:1。其中，当吡咯烷酮稳定剂为高分子聚合物时，吡咯烷酮稳定剂的摩尔数指的是聚合物单体的摩尔数，例如，当吡咯烷酮稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮时，吡咯烷酮稳定剂的摩尔数指的是聚乙烯吡咯烷酮的摩尔数乘以单体的个数。
[0013]?在溶液A中，吡咯烷酮稳定剂的浓度优选为20~120 mM,更优选50_70mM。其中，当吡咯烷酮稳定剂为高分子聚合物时，吡咯烷酮稳定剂的浓度指的是聚合物单体的浓度，例如，当吡咯烷酮稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮时，吡咯烷酮稳定剂的浓度指的是聚乙烯吡咯烷酮的浓度乘以单体的个数。
[0014]④溶液A中， 铁源的浓度优选为10~900mM，最优选150-250 mM。
[0015]⑤水合肼的滴加速度不能太快，太快会使产品形貌无法形成或大小尺寸不均匀，一般的溶液B的注入速度小于I mL/min,优选100-300 μ L/min。
[0016]上述制备方法中，步骤(2)中，滴完溶液B后反应30-60min，优选40min。
[0017]上述制备方法中，步骤(3)中，反应温度优选为200°C，保温反应时间在2~40小时即可，优选20h。
[0018]本发明提供一种合成强磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒的方法，该方法通过控制稳定剂、铁源、水合肼的用量以及浓度，制得合适的前驱物溶液，然后将前驱物溶液在高温、密闭环境下保温，使菱形十二面体能很好的生长。前驱物中各成分的用量以及水合肼的滴加速度对产品形貌的形成及好坏有很重要的影响，如果不能合理的控制这些条件则不能形成规则的菱形十二面体。
[0019]前驱物溶液在密闭、高温的环境下生长菱形十二面体颗粒，密闭环境下因为高温及体系中成分的挥发会使体系具有一定的压力，促进了菱形十二面体颗粒的生长。
[0020]本发明用溶剂热法制得了目前较难合成的暴露面为高表面能的四氧化三铁菱形十二面体颗粒，制备过程操作简单，不需要惰性气体保护，重复性好，易于控制，所得颗粒形貌规则、完好、尺寸分布均匀，具有超强的磁性和很好的超顺磁性，在提高催化活性及磁性回收利用方面存在着巨大的潜在应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明实施例1合成的磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒的扫描电镜(SEM)图片。
[0022]图2为本发明实施例1合成的磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒的室温磁滞回线。
[0023]图3为本发明实施例2合成的磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒的扫描电镜(SEM)图片。
[0024]图4为本发明实施例3合成的磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒的扫描电镜(SEM)图片。
[0025]图5为本发明实施例22合成的磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒的扫描电镜(SEM)图片。
【具体实施方式】
[0026]以下结合实施例对本发明作进一步说明，下述实施例是对本发明技术方案的进一步解释，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0027]实施例1
1.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.067 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0028]1.2将9 mL DMF与1.5 mL80wt%水合肼混合，然后向实施例1.1所述的溶液中缓慢滴加该混合液，滴加速度0.2mL/min，搅拌40分钟。
[0029]1.3将实施例1.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，反应后产品为黑色，可以通过磁性分离(例如用磁铁)收集，说明产品磁性较强，为四氧化三铁。分`离后的产品经水和乙醇洗涤3次，得四氧化三铁颗粒，对其进行电镜扫描，所得扫描电镜照片如图1所示，从图中可以看出，所得四氧化三铁形貌为很标准的菱形十二面体，颗粒表面光滑，菱形边长为400-500nm。
[0030]所得颗粒的室温磁滞回线如图2所示，从图中可以看出:该样品具有很好的超顺磁性，并且磁饱和强度为80emu/g，与纳米四氧化三铁相比，本发明形貌的四氧化三铁磁学性质提闻很多。
[0031]实施例2
2.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和和0.067 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0032]2.2向实施例2.1所述的溶液中滴加溶液B(由8 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼)，滴加速度为lmL/min，搅拌60分钟。
[0033]2.3将实施例2.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，其扫描电镜照片见图3，菱形十二面体形貌标准，表面光滑，菱形边长为200-400nm。
[0034]实施例3
3.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.13 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0035]3.2向实施例3.1所述的溶液中缓慢滴加溶液B (由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼)，滴加速度为0.2 mL/min，搅拌30分钟。
[0036]3.3将实施例3.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，其扫描电镜照片见图4，菱形十二面体形貌标准，表面光滑，菱形边长为200-400nm。
[0037]实施例4
4.1将0.216 g氯化铁和0.0667 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0038]4.2向实施例4.1所述的溶液中滴加溶液B (由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼)，滴加速度为0.5mL/min，搅拌50分钟。
[0039]4.3将实施例4.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0040]实施例55.1将0.323 g硝酸铁和0.0667 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL油胺中，搅拌20分钟。
[0041]5.2向实施例5.1所述的溶液中滴加溶液B (由10 mL油胺稀释的1.5 mL水合肼)，滴加速度为0.1 mL/min，搅拌40分钟。
[0042]5.3将实施例5.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温30小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0043]实施例6
6.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.0667 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0044]6.2向实施例6.1所述的溶液中滴加溶液B (由10 mL DMF稀释的0.7 mL水合肼)，滴加速度为0.1 mL/min，搅拌30分钟。
[0045]6.3将实施例6.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0046]实施例7
7.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.0667 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0047]7.2向实施例7.1所述的溶液中缓慢滴加溶液B (由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼)，滴加速度为0.2mL/min，搅拌30分钟。
[0048]7.3将实施例7.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在180°C下保温10小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0049]实施例8
8.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.0667 g N-甲基吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0050]8.2向实施例8.1所述的溶液中缓慢滴加溶液B (由5 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼)，滴加速度为0.2mL/min，搅拌40分钟。
[0051]8.3将实施例8.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在180°C下保温10小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0052]实施例9
9.1将0.323 g硝酸铁、0.278 g硫酸亚铁和0.667 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌10分钟。
[0053]9.2向实施例9.1所述的溶液中缓慢滴加溶液B (由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼)，滴加速度为0.2mL/min,搅拌30分钟。
[0054]9.3将实施例9.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在180°C下保温10小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0055]实施例10
10.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.06 g N-甲基吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0056]10.2向实施例10.1所述的溶液中缓慢滴加由5 mL DMF稀释的5 mL水合肼，滴加速度0.2mL/min,搅拌40分钟。
[0057]10.3将实施例10.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0058]实施例11`
11.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.03g乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0059]11.2向实施例11.1所述的溶液中缓慢滴加由14 mL DMF稀释的0.2 mL水合肼，滴加速度0.2 mL/min，搅拌30分钟。
[0060]11.3将实施例11.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在240°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0061]实施例12
12.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.0667g乙烯基吡咯烷酮溶于5 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0062]12.2向实施例12.1所述的溶液中缓慢滴加由8 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼，滴加速度0.2mL/min，搅拌40分钟。
[0063]12.3将实施例12.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0064]实施例13
13.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.0667 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0065]13.2向实施例13.1所述的溶液中缓慢滴加由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼，滴加速度0.2mL/min,搅拌40分钟。[0066]13.3将实施例13.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在140°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0067]实施例14
14.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.0667 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0068]14.2向实施例14.1所述的溶液中缓慢滴加由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼，滴加速度0.2mL/min,搅拌40分钟。
[0069]14.3将实施例14.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在240°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0070]实施例15
15.1将0.3 g硫酸铁、0.1325 g氯化亚铁和0.0667 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0071]15.2向实施例15.1所述的溶液中缓慢滴加由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼，滴加速度0.2mL/min,搅拌40分钟。
[0072]15.3将实施例15.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温2小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面`体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0073]实施例16
16.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.0667 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0074]16.2向实施例16.1所述的溶液中缓慢滴加由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼，滴加速度0.2mL/min，搅拌40分钟。
[0075]16.3将实施例16.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温40小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0076]实施例17
17.1将0.354g乙酰丙酮铁和0.08g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0077]17.2向实施例17.1所述的溶液中缓慢滴加由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼，滴加速度0.2mL/min,搅拌40分钟。
[0078]17.3将实施例17.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0079]实施例18
18.1将0.162 g氯化铁(无水)、0.127 g氯化亚铁(无水)和0.1 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0080]18.2向实施例18.1所述的溶液中注入由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼，滴加速度180mL/min，搅拌40分钟。[0081]18.3将实施例18.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0082]实施例19
19.1将0.08g硝酸铁和0.07 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0083]19.2向实施例19.1所述的溶液中缓慢滴加由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼，滴加速度0.2mL/min,搅拌40分钟。
[0084]19.3将实施例19.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0085]实施例20
20.1将0.162 g氯化铁(不计算水的量)、0.106硫酸亚铁(不计算水的量)和0.08 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0086]20.2向实施例20.1所述的溶液中缓慢滴加由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼，滴加速度0.2mL/min,搅拌40分钟。
[0087]20.3将实施例20.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷 却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
[0088]实施例21
21.1将0.216 g氯化铁、0.1325 g氯化亚铁和0.0667 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL油胺中，搅拌20分钟。
[0089]21.2向实施例21.1所述的溶液中缓慢滴加由10 mL DMF稀释的1.5 mL水合肼，滴加速度0.2mL/min，搅拌50分钟。
[0090]21.3将实施例21.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离(例如用磁铁)收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒，粒颗粒表面光滑，菱形边长为100-500nm。
[0091]对比例
22.1将0.5 g氯化铁、0.1 g氯化亚铁和0.01 g聚乙烯吡咯烷酮溶于10 mL DMF中，搅拌20分钟。
[0092]22.2向实施22.1所述的溶液中缓慢滴加由I mL DMF稀释的1.5 mL水合肼，滴加速度1.2mL/min，搅拌10分钟。
[0093]22.3将实施例22.2所述的混合溶液密封于高压反应釜中，在200°C下保温20小时，反应结束后，自然冷却至室温，磁性分离收集到黑色产物。经水和乙醇洗涤3次，得到磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒。其扫描电镜照片见图5。从图中可以看出并没有得到规则的菱形十二面体，有一些显示累八面体形状，还有一些不规则颗粒，大小变的很不均匀，有的颗粒上还有空洞。
【权利要求】
1.一种四氧化三铁颗粒，其特征是:所述四氧化三铁颗粒具有超顺磁性，形貌为菱形十二面体，颗粒表面光滑，菱形边长为100-500 nm。
2.一种四氧化三铁菱形十二面体颗粒的制备方法，其特征是包括以下步骤: (1)将吡咯烷酮稳定剂、铁源加入有机溶剂中，搅拌得到均匀的溶液A;将水合肼加入N, N-二甲基甲酰胺中搅拌得到溶液B ; (2)将步骤(1)制备的溶液B缓慢滴加到溶液A中，搅拌反应一定时间，得均匀的前驱物溶液； (3)将步骤(2)的前驱物溶液在14(T240°C下保温，生长磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒；之后将溶液自然冷却至室温，磁性分离收集黑色产物，黑色产物经水和乙醇洗涤后，得磁性四氧化三铁菱形十二面体颗粒。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是:所述吡咯烷酮稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮或2-吡咯烷酮；所述铁源为三价铁的可溶性盐，或者是摩尔比为1:1的二价铁的可溶性盐和三价铁的可溶性盐的混合物；所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或油胺；溶液B为80wt%水合肼溶于N，N-二甲基甲酰胺中形成的溶液，80wt9^K合肼与N, N-二甲基甲酰胺的体积比为0.01-1:1，优选0.1-0.2:1。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是:所述三价铁的可溶性盐为含有结晶水或不含结 晶水的氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或乙酰丙酮铁，所述二价铁的可溶性盐为含有结晶水或不含结晶水的氯化亚铁或硫酸亚铁。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是:步骤(3)中，前驱物溶液在密闭环境下保温反应。
6.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是:溶液A和溶液B的体积比为0.5-1.5:1，优选的比例为0.9-1.1:1 ;溶液A中，吡咯烷酮稳定剂:铁源的摩尔比为0.5~20:1，优选2-8:1，其中吡咯烷酮稳定剂为高分子聚合物时，其摩尔数为高分子聚合物单体的摩尔数。
7.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是:步骤(2)中，溶液B的注入速度小于 I mL/min,优选 100-300 μ L/min。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是:步骤(2)中，滴完溶液B后反应30-60min，优选40min ;步骤(3)中，保温反应2~40小时，优选20h。
9.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是:步骤(3)中，反应温度为200°C。
10.根据权利要求2、3或6所述的制备方法，其特征是:在溶液A中，吡咯烷酮稳定剂的浓度为20~120 mM，优选50-70mM，其中吡咯烷酮稳定剂为高分子聚合物时，其浓度为高分子聚合物单体的浓度；在溶液A中，铁源的浓度为10~900mM，优选150-250 mM。
【文档编号】H01F1/11GK103771536SQ201410047361
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月11日 优先权日:2014年2月11日
【发明者】杨萍, 赵杰, 王丹, 王俊鹏 申请人:济南大学