[发明专利]纳米层状结构的Fe3O4与制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及亚正铁的氧化物(Fe₃O₄)的制备，具体地说是一种纳米层状结构的Fe₃O₄与制备方法和在超导磁分离污水处理中的应用。

背景技术

四氧化三铁(Fe₃O₄)是一种传统的磁性材料，Fe₃O₄纳米粒子是一种新型材料，具有良好的磁性能，即超顺磁性。这种材料在外界磁场下极易磁化；但当外界磁场撤销时，极易消磁，没有磁滞现象，矫顽力为零。这种磁性材料可以广泛应用于涂料工业、工业催化剂、磁流体、磁记录材料、磁性微球等。纳米粒子具有巨大的表面能，可自发地发生团聚。实际上，用其它方法合成的纳米粒子通常只是纳米粒子的团聚体形式，并没有达到真正的纳米级分散。因此，有必要找到一种最佳的合成Fe₃O₄纳米粒子的方法，以期得到具有完美晶型，粒径均匀，分散性好，磁性能优异的产物。传统制备磁性Fe₃O₄纳米粒子的方法较多，主要有共沉淀法、醇-水法、氧化沉淀法、溶胶-凝胶法。现今纳米四氧化三铁磁性材料的制备又成为国际研究的热点之一。在这其中，有序纳米结构的四氧化三铁制备的研究因为其特殊的性能就显得尤为重要。

超导磁分离用于污水处理与传统的化学法、生物法不同，属于物理分离技术，具有投资小、占地少、处理周期短、处理效果好等优点，是未来极具潜在应用价值的技术。近年来超导磁分离污水处理技术日益引起人们的关注。日本大阪大学自1987年开始进行超导磁分离污水处理的基础研究，目前已经研制出超导高梯度磁分离纸厂污水原型样机进行实验室规模的试验，经磁分离处理的污水其COD值从1000mg·L-1降到20mg·L-1。我国在超导磁分离污水处理方面的研究工作起步较晚，近几年人们主要在尝试采用超导磁分离技术分离净化钢厂、铝厂等废水中磁性金属杂质颗粒。在待处理的污水中预先加入磁种，使本身无磁性的有害物质通过氢键、范德瓦尔斯力与磁种结合，才能实现超导磁分离净化污水，而本发明就是制备一种具有规则纳米结构的磁种。

不同性质的水质选用磁分离技术时需要的条件也不同，钢铁工业废水中具有磁性的污染物，可以直接用磁处理方法除去。但更多的污染物本身没有磁性，如要用磁处理法，就要投加磁性颗粒，增加体系的磁化率，以强化分离效果，这里说的的磁性颗粒就是“磁种”。