专利名称：一种机械力化学法制备钴铁氧体纳米颗粒的方法
技术领域：
本发明属于磁性纳米材料领域，具体涉及一种尖晶石型的磁性钴铁氧体纳米颗粒及其制备方法。
背景技术：
尖晶石结构的磁性钴铁氧体是性能优良的软磁材料，具有独特的物理特性、化学特性与磁学性质。常将它们用作磁记录材料、隐身吸波材料、磁致冷技术关键材料和生物医学材料等，在航空、电子、冶金、化工、生物、医学和环保等领域都有着广泛的应用前景。目前，制备铁氧体的方法主要有溶胶-凝胶法、化学共沉淀法、水热法、固相反应法等，专利 CN101486492A公开了一种用化学共沉淀法制备尖晶石型铁氧体的方法，通过氢氧化钠沉淀金属离子，然后进行水热处理实现生产；专利CN1837141A将锰结核或富钴结壳矿石与助熔剂混合研磨，然后进行脱水、烘干、高温煅烧、化学除杂等处理，从而得到尖晶石型铁氧体。 这些制备方法中，存在的主要问题是生产过程复杂、成本高、产率低等，无法满足工业化生产的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点及不足之处，提供了一种生产过程简单、 产率高、无污染、易于实现工业化生产的尖晶石型结构的磁性钴铁氧体纳米颗粒制备方法。本发明所提供的一种尖晶石结构的磁性钴铁氧体的分子式为=CoxFeyO4，x+y = 3， 晶粒的平均尺寸为40 lOOnm，颗粒大小为几百纳米，具有球形、正四面体、正八面体的形貌特征。本发明提供的尖晶石型结构的磁性钴铁氧体纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤(1)按一定的摩尔比称取适量的钴、铁和柠檬酸，如氯化钴、硝酸铁和柠檬酸混合均勻；(2)将步骤(1)中的混合物加到适量的无水乙醇中，加入一定质量的锆球，使得球料的质量比为2 1 ；(3)配好的球料装入高能行星磨磨罐中，行星磨转数为200r/min 600r/min，研磨时间为证 10h，物料在磨罐中受机械力的研磨作用下发生化学反应，然后倒出浆料，以 100°C烘干，得到干凝胶；(4)将干凝胶放入高温炉中，500°C的条件下煅烧4h，即可得到尖晶石型的磁性钴铁氧体纳米粒子。与现有技术相比，本发明的特点是以可溶性的金属盐和柠檬酸做原料，通过机械力化学作用制得干凝胶，在较低温度下煅烧，制备出了尖晶石型的磁性钴铁氧体纳米颗粒， 平均晶粒尺寸在40 lOOnm，具有球形、正四面体、正八面体的形貌特征，饱和磁化强度控制为25 60emU/g。本发明制备方法简单、安全、成本低、能耗少，适合工业化生产，所获得的尖晶石结构的磁性钴铁氧体颗粒可以在医药、生物、民用及军工等领域得到应用。
图1为产品的XRD谱2为产品CoJeO4的SEM3为产品Coi^e2O4的SEM4 为产品 CouFe1.504 的 SEM 5为产品CoJeO4的磁滞回线图6为产品Coi^e2O4的磁滞回线图7为产品COl.5Fei.504的磁滞回线
具体实施例方式本发明所列的实施例中所有产品的XRD采用中国丹东射线仪器公司的TOOO型 X-射线衍射仪测试，SEM采用美国Fei公司Quanta-200型高、低真空扫描电镜测试，磁性能采用美国Quantum Design公司的MPMS-XL-7型超导量子干涉磁测量系统测试。实施例1(1)按铁与钴的摩尔比例为1 2称取氯化钴11. 904g，硝酸铁10. 213g和柠檬酸 21. 206g ；(2)倒入适量的无水乙醇，然后加入一定质量的锆球，使得球料的质量比为 2:1;(3)设置行星磨转数为200r/min，在行星磨中粉磨证，物料在行星磨中通过机械力作用发生化学反应，然后取出浆料，在100°c烘干，得到干凝胶；(4)将干凝胶放入高温炉中，500°C的条件下煅烧4h，即可得到尖晶石型的磁性纳米粒子Co2FeO4，如图2所示，产品为正八面体形，晶粒尺寸在47. 6nm左右，图5为该产品的磁滞回线，饱和磁化强度为26. 9emu/g。实施例2(1)按铁与钴的摩尔比例为2 1称取氯化钴5. 965g，硝酸铁20. 188g和柠檬酸 21. 320g ；(2)倒入适量的无水乙醇，然后加入一定质量的锆球，使得球料的质量比为 2:1;(3)设置行星磨转数为400r/min，在行星磨中粉磨他，物料在行星磨中通过机械力作用发生化学反应，然后取出浆料，在100°c烘干，得到干凝胶；(4)将干凝胶放入高温炉中，500°C的条件下煅烧4h，即可得到尖晶石型的磁性纳米粒子Coi^e2O4，如图3所示，产品为球形，晶粒尺寸在57nm左右，图6为该产品的磁滞回线， 饱和磁化强度为51. ;3emu/g。实施例3(1)按铁与钴的摩尔比例为1 1称取氯化钴11.904g，硝酸铁20. 185g和柠檬酸 21. 324g ；(2)倒入适量的无水乙醇，然后加入一定质量的锆球，使得球料的质量比为2:1;(3)设置行星磨转数为600r/min，在行星磨中粉磨10h，物料在行星磨中通过机械力作用发生化学反应，然后取出浆料，在100°c烘干，得到干凝胶；(4)将干凝胶放入高温炉中，500°C的条件下煅烧4h，即可得到尖晶石型的磁性纳米粒子COl.5Fei.504，如图4所示，产品为正四面体形，晶粒尺寸在84. 5nm左右，图7为该产品的磁滞回线，饱和磁化强度为57. 8emu/g。
权利要求
1.一种尖晶石型磁性纳米粒子，其特征在于，所述的钴铁氧体的化学式为=CoxFeyO4，其中，x+y = 3，晶粒的平均尺寸为40 lOOnm。
2.根据权利要求1所述的尖晶石型磁性钴铁氧体纳米颗粒，其特征是颗粒所表现出的形貌为球形、正四面体形和正八面体形，饱和磁化强度为25 60emu/g。
3.根据权利要求1，所述的尖晶石型磁性钴铁氧体纳米粒子的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)按照一定的摩尔比称取适量的钴盐、铁盐和柠檬酸，混合均勻，然后加入适量的无水乙醇，再加入一定质量的锆球，使得球料的质量比为2 1 ；(2)将步骤(1)中配好的球料装入高能行星磨磨罐中，行星磨以200r/min 600r/min 的速度旋转，研磨机械力作用证 10h，使其发生化学反应得到的湿凝胶，然后将湿凝胶在 100°C烘干成干凝胶；(3)将步骤( 中得到的干凝胶在500°C的条件下煅烧4h，即可得到本发明的尖晶石型的磁性钴铁氧体。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的金属盐为可溶性的钴盐和铁盐，包括钴或铁的盐酸盐、硝酸盐或硫酸盐。
全文摘要
本发明涉及一种机械力化学制备尖晶石型磁性钴铁氧体纳米颗粒的方法。该方法步骤是按一定的摩尔比例称取适量的钴盐、铁盐和柠檬酸，加入适量的无水乙醇混合均匀，加入锆球，球料的质量比为2∶1；配好的球料装入高能行星磨磨罐中，以200～600r/min进行研磨，物料在研磨机械力作用下5～10h得到湿凝胶，将湿凝胶以100℃烘干后放入高温炉中，500℃下煅烧4h，即可得到尖晶石型的磁性钴铁氧体纳米粒子。此铁氧体的化学式为CoxFeyO4，其中，x+y＝3，平均晶粒尺寸为40～100nm，形貌为球形、正四面体形或者正八面体形，饱和磁化强度为25～60emu/g。本发明有工艺简单、耗能少、生产环节易控制，易实现工业化生产等优点；解决现有技术中成本高、能耗高、过程复杂等问题。
文档编号C04B35/626GK102276246SQ201110203198
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者张长森, 杨磊 申请人:盐城工学院