[发明专利]一种花状四氧化三铁纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种花状四氧化三铁纳米材料及其制备方法。

背景技术

纳米四氧化三铁(Fe₃O₄)具有良好的化学稳定性，其原料价格低廉，制备方法相对简单。在生物医学、电子工业和环境保护等领域具有广泛的应用。可以作为靶向药物、数据存储及去除环境污染物的载体。因此，研究合成纳米四氧化三铁对发展纳米技术具有重要的理论价值和实际意义。

纳米材料的性能与形貌结构存在构效关系，合成特殊形貌的纳米Fe₃O₄是其研究的热点之一。Kumar等采用β-环糊精结构中的孔道合成了均匀、长短大致相同的Fe₃O₄纳米棒(Kumar R V,Koltypin Y,Xu X N,et al.J.Appl.Phys.,2001,89(11):6324-6328)。Wang等利用电化学制备方法合成了“十”字形的Fe₃O₄纳米粒子(Wang C Y,Zhu G M,Chen Z Y,et al.Mater.Res.Bull.,2002,37:2525-2529)。Wang等采用水热法并借助磁场的诱导作用制备了Fe₃O₄纳米线(Wang J,Chen Q W,Zeng C,et al.Adv.Mater.,2004,16(2):137-139)。Wu等采用磁场辅助水热法成功合成了链状纳米Fe₃O₄(Wu M Z,Xiong Y,Jia Y S,et al.Chem.Phys.Lett.,2005,401：374-379)。Liu等采用化学气相沉积法合成了金字塔形Fe₃O₄纳米粒子(Liu F,Gao P J,Zhang H R,et al.Adv.Mater.,2005,17:1893-1897)。Zhu等采用溶剂热法在高压反应釜内反应成功制备了多孔Fe₃O₄纳米微球(Zhu M,Diao G.S.The Journal ofPhysical Chemistry C.,2011,115(39):18923-18934)。Safari J等采用改进的共沉淀法绿色合成了不规则颗粒状Fe₃O₄(Safari J,Zarnegar Z,Hekmatara H.Metal-Organic,and Nano-Metal Chemistry.,2016,46:1047-1052)。通过纳米研究工作者的不断研究，已制备出了多种形貌的四氧化三铁纳米结构，如纳米棒、纳米线、纳米链、纳米微球、四面体、八面体等，但制备的四氧化三铁粒子依然存在粒径较大、团聚现象严重的问题。而且就目前文献报道而言，却鲜见有制备花状四氧化三铁纳米结构的报道。

发明内容

为解决上述技术问题是提供一种花状四氧化三铁纳米材料及其制备方法，以克服现有制备方法制得的四氧化三铁粒径大、团聚现象严重以及未见有花状结构的问题。

为实现上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种花状四氧化三铁纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)用去离子水分别配制浓度为0.5～0.7mol/L的Fe²⁺和1.0～1.6mol/L KOH溶液，且往上述KOH溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，使其浓度为0.5～0.7mmol/L；

(2)搅拌条件下，按Fe²⁺和KOH摩尔数为1:2的比例，将KOH溶液滴加至Fe²⁺溶液中形成深绿色胶体，再滴加浓度为1.5～2.3mol/L NaNO₃溶液10mL，搅拌40～60min；

(3)将上述溶液70～90℃条件下水浴加热100～180min，冷却后过滤；

(4)将过滤所得固体于60～80℃干燥箱中保温6～10h后进行磁性分离，即得花状四氧化三铁纳米材料。

优选的，所述花状四氧化三铁纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取0.045mol的FeSO₄·7H₂O和0.09molKOH固体，分别溶于90mL的去离子水中，并在KOH溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮0.045mmol；