硫掺杂铁镍氧合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种硫掺杂铁镍氧合金及其制备方法，属于磁性合金材料领域。
【背景技术】
[0002] 铁镍氧合金是一种重要的尖晶石型的软磁材料，具有低矫顽力、高饱和磁化强度 等优点，广泛应用于电子器件、信息存储、药物靶向材料、C02分解、锂离子电池等领域。而优 异的磁性能、较高的稳定性、高生物安全性等特性是其在纳米磁流体、催化剂、医用靶向材 料等方面应用的基本条件，同时也是拓宽其应用领域的重要参数。
[0003] 由于纳米材料具有独特的物理化学性能，与块体材料相比，其光、电、磁、热等性能 有较大的不同。而产物的尺寸、结构、组成和形貌在很大程度上取决于其制备方法。因此近 年来对纳米维度的铁镍氧合金的制备技术及性能有了一定的研究。目前制备铁镍氧合金的 主要方法有溶胶-凝胶法、柠檬酸盐前驱体法、高能球磨法等。而制备特殊结构、形貌、尺寸 的铁镍氧合金，通常有两种方法：一种是使用硬模板法，从空间上限制正在生长的纳米材料 的尺寸和形状；另一种则是使用软模板法，来限制材料正在生长的方向和维数。到目前为 止，各种不同形貌、结构和性能的铁镍氧合金已被成功合成出来，如纳米立方块、八面体、单 分散纳米晶等。这些方法存在工艺复杂、条件苛刻、能耗高、磁性能低、产物纯度不高等缺 陷。并且有关用硫离子来掺杂铁镍氧合金，制备出一种特殊形貌的铁镍氧合金，用以提高其 磁性能的研究报道至今未见。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种硫掺杂铁镍氧合金的制备方法，该方法所用原料价廉 易得，成本低，无需采用软硬模板等复杂工序，产物规整度较高，磁性能高。有效的克服了现 有技术的不足，具有巨大的市场应用前景和良好的经济社会效益。
[0005] 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种硫掺杂铁镍合金的制备方 法，包括以下步骤： 在室温下，将无机铁盐和无机镍盐溶于水中，形成固体物浓度为〇. 2~4mol/L的澄清 溶液；然后加热溶液至沸腾，再滴加乙二醇；搅拌10~60分钟；升温至110~180°C，通入 氧气，继续搅拌10~60分钟；然后滴加质量浓度为3%~60%的水合联氨水溶液，继续搅拌 10~60分钟；最后于150~210°C反应2~72小时即得到硫掺杂铁镍合金。
[0006] 上述技术方案中，所述无机铁盐为硫酸亚铁铵或者水合硫酸亚铁铵；所述无机镍 盐为氯化镍、水合氯化镍、硫酸镍、水合硫酸镍、硝酸镍或水合硝酸镍。将无机铁盐和无机 镍盐溶于水中，形成的澄清溶液中固体物为无机铁盐和无机镍盐，两者的总浓度为〇. 2~4 mol/L〇
[0007] 上述技术方案中，所述澄清溶液中，铁元素与镍元素摩尔比为（1~9) : (9~1)， 即 1/9 彡Fe/Ni彡 9/1。
[0008] 上述技术方案中，所述乙二醇与水的体积比为（0. 1~1) : 0. 5。
[0009] 上述技术方案中，所述氧气的纯度不低于93%。
[0010] 上述技术方案中，所述水合联氨水溶液滴加速度为2mL/h~50mL/h;滴加乙二醇 的速度为4mL/min~6mL/min。水合联氨液体以二聚物形式存在，与水混溶，工业上一般 应用水合联氨水溶液。
[0011] 上述技术方案中，还包括提纯，具体为反应结束后，反应液分别经水、乙醇洗涤后， 烘干，即得到硫掺杂铁镍合金。
[0012] 优选的技术方案中，提纯时，反应液用水、乙醇分别洗涤2~5次；烘干温度为 50 ~80°C。
[0013]本发明的制备方法简单，得到的产品规整度较高，磁性能高，因此本发明还公开了 根据上述任意一种方法制备得到的硫掺杂铁镍氧合金。
[0014] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： (1)本发明首次公开的硫掺杂铁镍氧合金的方法能有效提高铁镍氧合金的磁性能(饱 和磁化强度为铁镍氧合金的1. 3倍)，相对现有铁镍氧合金的制备方法，本发明无需采用软 硬模板，得到的产品依然具有好的磁性能，具有意想不到性。
[0015] (2)本发明公开的方法操作简单，无需使用软、硬模板，简化后处理工艺，克服了现 有技术工艺参数范围窄，工艺条件苛刻的缺点；并且反应过程无需大型高能耗设备，极易实 现大规模工业化生产，具有巨大的市场应用前景和良好的经济社会效益。
【附图说明】
[0016] 图1为实施例一中硫掺杂铁镍氧合金的EDX谱图； 图2为实施例一中硫掺杂铁镍氧合金SEM照片。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例、附图对本发明作进一步描述： 实施例一 在室温下，称量摩尔比为8:2的硫酸亚铁铵（8mmol)和氯化镍（2mmol)溶于30mL蒸馏 水中，搅拌，形成浓度〇. 33mol/L的澄清溶液。
[0018] 将上述溶液加热至沸腾，然后以4mL/min的速度缓慢滴加10mL的乙二醇。滴加 完全后再搅拌10分钟。然后升温至ll〇°C，设置冷却回流并通入纯度为93%的氧气，搅拌 15分钟。
[0019] 将20mL浓度为10%的水合联氨水溶液在1小时内缓慢滴加到上述反应液中，滴 加完成后继续揽摔10分钟。
[0020] 将反应液倒入聚四氟乙烯内胆中，放入不锈钢高温高压反应釜中，在180°C下反应 5小时，取出后用水、乙醇分别洗涤3次，50°C烘干，即可得到高磁性的硫掺杂铁镍氧合金。
[0021] 附图1为上述硫掺杂铁镍氧合金的EDX谱图；从图中可以看出，铁镍氧合金中铁原 子与镍原子的质量比为35 : 12. 37,硫元素的质量为23. 83%，与理论投料比相当。EDX谱图 表明，产物为硫掺杂铁镍氧合金。
[0022] 附图2为上述硫掺杂铁镍氧合金SEM照片；从图中可以看出，产物形貌较规则，未 见杂质出现，为锥型。产物的宽度为20μπι左右，高度为40μπι左右。结果表明，采用本发 明方法得到的硫掺杂铁镍氧合金形貌为锥形，尺寸较均一。
[0023] 实施例二 在室温下，称量摩尔比为7:3的硫酸亚铁铵（7mmol)和水合氯化镍（3mmol)溶于45mL蒸馏水中，搅拌，形成浓度为〇. 22mol/L的澄清溶液。