立方块的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种α-Fe2O3立方块的制备方法，包括以下步骤：以铁盐为铁源、尿素为氢氧根离子引发剂，加入到醇溶剂中，搅拌使原料混合均匀，得到溶剂热反应的前驱液；将前驱液加热到180-220℃，保温6-36h进行反应；产物冷却后离心，所得的沉积相洗涤，洗涤后干燥得到尺寸可控的边长为0.1-1.0μm的α-Fe2O3立方块。本发明提供的制备方法，原料成本低廉，制备过程简单，通过改变铁盐与尿素的加入比例及浓度、反应温度和保温时间，可以得到不同边长的α-Fe2O3立方块，反应过程中成核容易控制，产物的产率高，能够实现微纳米级α-Fe2O3立方块的大规模合成。
【专利说明】—种Ct-Fe2O3立方块的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学工程【技术领域】的一种a -Fe2O3立方块的制备方法，尤其是涉及一种边长可控的a -Fe2O3立方块的制备方法。
【背景技术】
[0002]氧化铁是一类重要的过渡金属氧化物材料，具有无毒性、价格低廉、稳定性好、物理化学性能良好等优点，应用范围十分广泛，可用作敏感材料、催化材料、制作光学及电子器件、磁记录材料等，引起人们的研究兴趣。而a-Fe2O3是氧化铁的热力学最稳定相，其能隙为2.leV，具有较大的比表面积，在催化、生物医药工程、气敏等方面显示出优异的特性。
[0003]近年来，通过不同体系的液相或气相合成方法已经制备出各种微纳米尺度的a -Fe2O3材料，包括微纳米颗粒、微纳米管、立方块、棒状、盘状、针状、树枝状等特殊形貌。其中，国内外关于不同颗粒尺寸的ct-Fe2O3立方块的报道并不多。Peng Sun, Chen Wang,Xin Zhou等的《铜掺杂的a-Fe2O3片层状立方体:合成及气敏特性》(Cu_doped a -Fe2O3hierarchical microcubes: synthesis and gas sensing properties.Sensors andActuators B: Chemical, 2014，193:616- 622)以氯化铁、环六亚甲基四胺为原料，乙醇和水混合后作为溶剂，利用溶剂热法在160 °C保温12 h合成了边长为1.2 μ m的a -Fe2O3立方块。Chunyang Yin, Manickam Minakshi, David E.Ralph等的《以甘氨酸为原料,水热法合成立方体α -Fe2O3颗粒:表面表征,反应机理和电化学活性》(Hydrothermal synthesisof cubic a -Fe2O3 microparticles using glycine: surface characterizat1n,react1n mechanism and electrochemical activity.2011, 509, 9821-9825)以氯化铁、甘氨酸为原料，水作为溶剂，利用水热法在160 °C保温一段时间合成了边长为0.3- 1.3μ m的a -Fe2O3立方块。但现有技术中，合成a -Fe2O3的原料价格昂贵且大多以水作为溶齐U，尺寸调控效果不佳。
[0004]现阶段，通常采用水热或溶剂热合成法制备不同尺寸的a -Fe2O3立方块结构，由于不同反应体系的限制，原料成本较高、产物的产率偏低、尺寸调控效果不佳。因此，研究一种操作简单、重复性好、原料成本低廉、产物的产率高且尺寸可控效果好的制备方法，显得尤为重要。
【发明内容】
[0005]本发明针对上述问题，提供了一种操作简单、重复性好、原料成本低廉、产物的产率高、能够实现具有不同边长尺寸的a -Fe2O3立方块的可控合成。
[0006]本发明的技术方案为:
一种a -Fe2O3立方块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
a.以铁盐为铁源、尿素为氢氧根离子引发剂，将铁源和尿素加入到醇中，通过搅拌使原料混合均匀，得到溶剂热反应的前驱液；
b.将上述前驱液移入反应釜中，加热到180-220°C，保温6-36 h进行溶剂热反应； C.将上述反应后的产物冷却后离心，所得的沉积相进行洗涤，洗涤后干燥得到a -Fe2O3立方块。
[0007]所述的步骤a中铁盐与尿素摩尔比为1:7_16，铁盐在醇中的浓度为0.06-0.15mol/L0
[0008]所述的步骤a中的铁盐为卤化铁或硝酸铁。
[0009]所述的步骤a中的醇为乙醇或丙醇。
[0010]所述的步骤c中a -Fe2O3立方块的边长为0.1-1.0 μ m。
[0011]本发明通过溶剂热法制备a -Fe2O3立方块具有如下优点:
1.本发明在溶剂热反应过程中以尿素为氢氧根离子引发剂，采用醇作为溶剂，避免了有毒物质的使用且成本低，无需进行其他操作即可将各原料进行均匀的混合，操作简单，以醇作为溶剂，能够更好的实现对产物尺寸的控制。
[0012]2.本发明重复性好、原料成本低廉、产物的产率高、能实现规模化生产；
3.本发明通过改变铁盐与尿素的加入比例及铁盐的浓度、反应温度和保温时间，能够对a -Fe2O3立方块边长尺寸进行控制,规模化的合成0.1-1.0 μ m的a -Fe2O3立方块。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例2制备的a -Fe2O3立方块的扫描电镜(SEM)图片。
[0014]图2为本发明实施例3制备的a -Fe2O3立方块的扫描电镜(SEM)图片。
[0015]图3为本发明实施例4制备的a -Fe2O3立方块的X射线衍射(XRD)图谱。
[0016]图4为本发明实施例4制备的a -Fe2O3立方块的扫描电镜(SEM)图片。
[0017]图5为本发明实施例8制备的a -Fe2O3立方块的扫描电镜(SEM)图片。
[0018]图6为本发明对比实施例1制备的样品的扫描电镜(SEM)图片。
【具体实施方式】
[0019]下面通过实施例对本发明进行进一步的阐述，下述说明仅为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
[0020]实施例1
I将1.010 g的九水合硝酸铁、1.100 g的尿素加入到17 mL丙醇溶剂中，搅拌得到透明溶液；
2将上述溶液转移到反应釜中，在180 °C下反应10 h ；
3产物经过离心分离和洗涤后，干燥得到边长为0.14-0.19 μ m的a -Fe2O3立方块。
[0021]实施例2
I将0.676 g的六水合氯化铁、1.200 g的尿素加入到25 mL乙醇溶剂中，搅拌得到透明溶液；
2将上述溶液转移到反应釜中，在200 °C下反应16 h ；
3产物经过离心分离和洗涤后，干燥得到边长为0.31-0.44 μ m的a -Fe2O3立方块，如图1所示。
[0022]实施例3
I将0.676 g的六水合氯化铁、1.800 g的尿素加入到25 mL乙醇溶剂中，搅拌得到透明溶液；
2将上述溶液转移到反应釜中，在200 °C下反应16 h ；
3产物经过离心分离和洗涤后，干燥得到边长为0.45-0.53 μ m的a -Fe2O3立方块，如图2所示。
[0023]实施例4
I将0.676 g的六水合氯化铁、1.500 g的尿素加入到25 mL乙醇溶剂中，搅拌得到透明溶液；
2将上述溶液转移到反应釜中，在200 °C下反应16 h ；
3产物经过离心分离和洗涤后，干燥得到a-Fe203立方块。产物的微观形貌和物相结构分别如图3和4所示，结果表明a -Fe2O3立方块的边长为0.48-0.70 μ m, X射线衍射峰值与JCPDS卡(33-0664)保持一致，产物为a -Fe2O3相。
[0024]实施例5
I将0.676 g的六水合氯化铁、1.650 g的尿素加入到35 mL丙醇溶剂中，搅拌得到透明溶液；
2将上述溶液转移到反应釜中，在190 °C下反应33 h ；
3产物经过离心分离和洗涤后，干燥得到边长为0.67-0.75 μ m的a -Fe2O3立方块。
[0025]实施例6
I将1.010 g的九水合硝酸铁、1.400 g的尿素加入到40 mL丙醇溶剂中，搅拌得到透明溶液；
2将上述溶液转移到反应釜中，在220 °C下反应30 h ；
3产物经过离心分离和洗涤后，干燥得到边长为0.87-0.95 μ m的a -Fe2O3立方块。
[0026]实施例7
I将1.010 g的九水合硝酸铁、2.000 g的尿素加入到18 mL乙醇溶剂中，搅拌得到透明溶液；
2将上述溶液转移到反应釜中，在200 °C下反应7 h ；
3产物经过离心分离和洗涤后，干燥得到边长为0.52-0.64 μ m的a -Fe2O3立方块。
[0027]实施例8
I将0.676 g的六水合氯化铁、2.100 g的尿素加入到25 mL乙醇溶剂中，搅拌得到透明溶液；
2将上述溶液转移到反应釜中，在200 °C下反应16 h ；
3产物经过离心分离和洗涤后，干燥得到边长为0.40-0.48 μ m的a -Fe2O3立方块，如图5所示。
[0028]实施例9
I将1.010 g的九水合硝酸铁、2.390 g的尿素加入到28 mL丙醇溶剂中，搅拌得到透明溶液；
2将上述溶液转移到反应釜中，在180 °C下反应23 h ；
3产物经过离心分离和洗涤后，干燥得到边长为0.52-0.61 μ m的a -Fe2O3立方块。
[0029]对比实施例1
I将0.676 g的六水合氯化铁、0.900 g的尿素加入到25 mL乙醇溶剂中，搅拌得到透明溶液；
2将上述溶液转移到反应釜中，在200 °C下反应16 h ；
3产物经过离心分离和洗涤后,干燥得到直径为2.2-2.8 μ m的中空微球结构，如图6所示，其结构单元多为椭球形微粒。
[0030]对比实施例2
I将1.010 g的九水合硝酸铁、3.050 g的尿素加入到20 mL丙醇溶剂中，搅拌得到透明溶液；
2将上述溶液转移到反应釜中，在180 °C下反应4 h ；
3产物经过离心分离和洗涤后，干燥得到产物，合成的样品为不规则颗粒，无特殊形貌，粒径分布范围大。
[0031]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受实施例的限制，其它任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、组合、替代、简化均应为等效替换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种C1-Fe2O3立方块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: a.以铁盐为铁源、尿素为氢氧根离子引发剂，将铁源和尿素加入到醇中，通过搅拌使原料混合均匀，得到溶剂热反应的前驱液；b.将上述前驱液移入反应釜中，加热到180-220°C，保温6-36 h进行溶剂热反应； c.将上述反应后的产物冷却后离心，所得的沉积相进行洗涤，洗涤后干燥得到a -Fe2O3立方块。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤a中铁盐与尿素摩尔比为1:.7-16，铁盐在醇中的浓度为0.06-0.15 mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤a中的铁盐为卤化铁或硝酸铁。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤a中的醇为乙醇或丙醇。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤c中C1-Fe2O3立方块的边长为.0.1-1.0 μ mD
【文档编号】C01G49/06GK104229900SQ201410467136
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】马谦, 杨萍, 卢盼盼, 车全德, 王俊鹏 申请人:济南大学