[发明专利]一种羟基氧化铁纳米片阵列的合成方法

说明书

本发明涉及一种羟基氧化铁纳米片阵列的合成方法，将碱溶于水中得到一定浓度的碱溶液；将高铁酸盐溶于碱液中得到高铁酸盐溶液；将基底浸泡在高铁酸盐溶液中，静置后取出基底，洗净烘干，得到生长在基底上的羟基氧化铁纳米片阵列材料。本发明提供的羟基氧化铁纳米片阵列的合成技术，具有安全性高、可控性好、普适性强、操作简便的特点，便于量化生产。本发明制备的羟基氧化铁纳米片阵列，形貌均匀、尺寸可控、附着力强，可以满足各领域的应用需求。本发明在羟基氧化铁纳米片阵列的大规模制备中具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于材料合成领域，涉及一种羟基氧化铁纳米片阵列的合成方法。

背景技术

铁是地壳中储量最丰富的金属元素之一，铁及其化合物价格低廉，化学性质稳定，在工农业生产、建筑业、服务业等领域受到广泛关注与应用。羟基氧化铁，是重要的三价铁化合物之一，具有独特的光响应性质和晶体结构。因此，羟基氧化铁被广泛应用于水处理、颜料、脱硫、储能、光/电催化等领域。羟基氧化铁纳米片阵列，具有比表面积大、利用率高、使用便捷、回收方便等特点，应用于催化、储能、水处理体系时，器件性能得到显著提升。

目前，羟基氧化铁纳米片的制备主要依赖于水热合成法。其一般过程是将铁盐溶于溶剂中，加入沉淀剂，再经过高温水热处理，得到羟基氧化铁纳米片。如专利1“徐刚，孙小磊等，一种羟基氧化铁纳米片的制备方法及其产物[P]，申请号201610383389.1”将硝酸铁、四甲基氢氧化铵与去离子水混合得到前驱体溶液，在高温水热条件下反应得到羟基氧化铁纳米片。因涉及高温、高压过程，这种合成方法设备需求高，存在安全隐患。并且该方法产量低，操作步骤繁琐，不利于大规模生产。除水热法之外，在液相体系中，使用强还原剂处理特定铁盐也可以制备羟基氧化铁纳米片。如专利2“赵丹，陈博等，一种处理阴离子染料污水用羟基氧化铁纳米片的制备方法及应用[P]，申请号：201810973814.1”将硼氢化钠滴入特定铁盐溶液中得到前驱体，经无水乙醇处理后干燥氧化后得到非晶态羟基氧化铁纳米片。该方法使用强还原性的硼氢化钠，会产生大量氢气，同时还涉及有机溶剂，安全性差。其次，该合成方法只适用于特定铁盐，缺乏普适性和可控性，难以规模化生产。因此，研究出一种操作简便、安全性高、可规模化生产羟基氧化铁纳米片材料的合成方法显得十分必要。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种羟基氧化铁纳米片阵列的合成方法，利用高铁酸盐的水解特性，在基底表面生成羟基氧化铁纳米片阵列。首先配制一定浓度的碱溶液，再将高铁酸盐加入碱液中，搅拌得到紫红色高铁酸盐溶液，静置分离未溶解的高铁酸盐。将基底浸泡在上述溶液中，静置一段时间后取出，洗净烘干，得到生长在基底上的羟基氧化铁纳米片阵列。本发明无需表面活性剂、有机溶剂，不涉及高温、高压、惰性气氛等苛刻条件，一步合成羟基氧化铁纳米片阵列。本发明提供的羟基氧化铁纳米片阵列的合成技术，具有安全性高、可控性好、普适性强、操作简便的特点，便于量化生产，具有重要的应用价值。

技术方案

一种羟基氧化铁纳米片阵列的合成方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将碱溶于水中得到浓度为0.1～25M的碱溶液；

步骤2：将高铁酸盐加入碱溶液中，搅拌得到紫红色高铁酸盐溶液，静置分离未溶解的高铁酸盐；所述比例为每100mL碱溶液中加入150mg高铁酸盐；

步骤3：将基底浸泡在高铁酸盐溶液中，静置1～50h；

步骤4：将基底取出，洗净烘干，得到生长在基底上的羟基氧化铁纳米片阵列材料。

所述基底为碳材料、金属材料、高分子材料或生物质材料。

所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。

所述的高铁酸盐为高铁酸钾或高铁酸钠。

有益效果