[发明专利]一种超细四氧化三铁粉体的制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种化工材料，特别是涉及一种超细四氧化三铁粉体的制备方法。

背景技术

超细材料是20世纪80年代中期发展起来的新型功能基础材料。由于超细材料存在着小尺寸效用、表面界面效用、量子尺寸效用以及量子隧道效用，使其具有许多特异性质，在力学、电学、磁学及化学、化工、航天等领域具有极大的应用价值。超细四氧化三铁粉体在作为磁记录材料、磁流体的基本材料、特殊催化剂原料、磁性颜料等方面显示出许多特殊的功能，在生物技术领域和医学领域亦有着很好的应用前景。目前超细四氧化三铁粉体的制备方法有许多，包括微乳液法(Factional Materials, 2005, 26(11): 1762-1768)、水热法(Environmental. Chem, 2005, 24(4): 419-422)、研磨法(Chin Particuol, 2007(5): 357–358)、氢还原法(J Magn Magn Mater, 1983, 39: 107-110)、高温分解法(J Am Chem Soc, 2001, 123: 12798-12802)、水解滴定法(US445773)、声化学法(Mater Lett, 1997, 33: 113-l16)、电弧放电法(Langmuir, 2001, 17: 5093-5097)、共沉淀法(Fine Chem Engineering, 2002, 19(12): 707-710)、溶胶-凝胶法(Magn Magn Mater，2007，309(1): 307-311)、模板法(Colloid  Interf  Sci, 2004，278: 372-375)、溶剂热法(J Biomed Mater Res A, 2007, 80(2): 333-341)以及超临界流体法(J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12540-1254, Materials Letters. 2010, 64, 2197-2200)等。这些方法虽然实现了超细四氧化三铁的化学制备，但也存在一些问题，如微乳液结晶性能较差，磁性较低。水热法操作复杂，设备要求高，反应时间长。共沉淀法反应过程中影响因素比较多且苛刻。溶胶-凝胶法成本偏高，凝胶缓慢，合成周期长。模板法制备过程较为复杂，有一定局限性。溶剂热法生产成本较高等。综上所述，亟需开发一种简单易行的超细Fe3O4的制备方法。目前为止，尚未有报道采用超（近）临界甲醇在表面活性剂的辅助下制备超细四氧化三铁粉体。本发明以廉价易得的氧化铁、氯化铁、硝酸铁、碳酸铁为前驱物，采用超（近）临界低碳醇流体进行超细四氧化三铁粉体的制备。该方法工艺简单、成本低、产物纯度高、产物粒径可控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细四氧化三铁粉体的制备方法,该方法在超（近）临界流体体系中制备超细四氧化三铁粉体，反应时间短；制备方法对原料的适用性强；所用原料廉价；制备产物易分离，所得的超细磁性四氧化三铁粒径可控、分散性好。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种超细四氧化三铁粉体的制备方法，所述方法包括如下制备步骤：

（a） 将铁基前驱物加入到反应器中，然后向反应器里加入溶剂介质、表面活性剂，最后将反应器内的空气排出；

（b） 加热反应器至200～350℃，反应压力达到10.0～40MPa，并在该状态下保持0.25～2h；

（c） 在温度不变的条件下，将反应器的压力降至0～2MPa，并滤出溶剂；

（d） 停止加热，将反应器冷却至室温，取出反应器内的固体粉末，经超声分散、用磁铁分离、洗涤、干燥即得到黑色超细四氧化三铁粉体。

所述的一种超细四氧化三铁粉体的制备方法，所述步骤(a)的铁基前驱物包括氧化铁、氯化铁、硝酸铁、碳酸铁中的一种或几种混合物；溶剂介质包括甲醇、乙醇的一种或两种混合物；表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或两种混合物。

所述的一种超细四氧化三铁粉体的制备方法，所述步骤（b）中的温度为200～350℃，以250～300℃为优；压力为10～40MPa，以15～35MPa为优；反应时间为0.25～2h，以0.5～1h为优。

所述的一种超细四氧化三铁粉体的制备方法，所述步骤（c）的降低反应器的压力至0～2 MPa，所用降压时间为0.1～1.5h。

所述的一种超细四氧化三铁粉体的制备方法，所述步骤（d）的干燥指在80℃下采用氮气气流轻吹。