一種高溫分解法制備氟化亞鐵納米材料的方法與流程

本發明涉及一種反鐵磁性氟化亞鐵納米顆粒的制備方法，具體涉及一種高溫熱分解制備分散性良好、顆粒尺寸均一的氟化亞鐵納米顆粒的制備方法。

背景技術：

氟化亞鐵作為功能性的納米材料，在新能源與生物醫學領域都有較理想的應用。現有的制備氟化亞鐵納米顆粒的方法主要有溶劑熱法、共沉淀法、高溫熱分解法等，其中，高溫熱分解法具有良好控制納米顆粒尺寸與形貌的特性。但高溫熱分解法一般反應條件較為苛刻，對于不同前驅體的有不同的要求。

技術實現要素：

為了避免現有的技術不足之處，本發明提出了一種高溫熱分解制備氟化亞鐵納米材料的方法，此方法具有反應條件簡單、可重復性高、產物形貌優異的特點。

一種高溫分解法制備氟化亞鐵納米材料的方法，步驟如下：

(1)將鐵源前驅體和氟化物置于高沸點溶劑中完全溶解，再與高沸點表面活性劑混合得到混合體系；所述鐵源前驅體為乙酰丙酮鐵、油酸鐵、羰基鐵或二茂鐵，所述高沸點溶劑為油胺、十八烯或二芐醚；

(2)將步驟(1)混合體系升溫至80℃～120℃，保持40～60min，使混合體系處于無水無氧狀態；

(3)繼續升溫，以15℃～20℃/min的速度升溫至190～340℃，并保持0.25～4h得反應產物；

(4)自然降溫至20～60℃，用有機溶劑充分清洗所述的反應產物，得到分散良好的氟化亞鐵納米材料；

進一步，本發明所述氟化物為氟化銨或氟化鈉。

進一步，本發明所述鐵源前驅體與氟化物的物質的量比為1:2～8。

進一步，本發明所述高沸點溶劑用量使鐵源前驅體與氟化物完全溶解即可。

進一步，本發明所述高沸點表面活性劑與高沸點溶劑的體積比為1:1～9。

進一步，本發明所述高沸點表面活性劑的用量以鐵源前驅體的物質的量計為2～20ml/mmol。

進一步，本發明所述高沸點表面活性劑為油胺、十六胺、十八胺或油酸。

進一步，本發明步驟(4)中所述有機溶劑為乙醇、甲醇、丙酮、正己烷、氯仿中的一種或兩種。

進一步，本發明步驟(4)制得的氟化亞鐵納米材料需存放于正己烷或氯仿中保存。

本發明具有的有益效果是：

(1)該制備方法簡單，條件相對不是那么苛刻；

(2)產品純度高，未出現雜相；

(3)分散性良好，具有很好的可重復性。

附圖說明

圖1：實施例1中乙酰丙酮鐵與氟化銨制得的立方結構的氟化亞鐵納米材料的xrd表征

圖2：實施例1中乙酰丙酮鐵與氟化銨制得的立方結構的氟化亞鐵納米材料的tem圖

圖3：實施例2中乙酰丙酮鐵與氟化鈉制得的氟化亞鐵花型納米團簇的xrd圖

圖4：實施例2中乙酰丙酮鐵與氟化鈉制得的氟化亞鐵花型納米團簇的tem圖

圖5：實施例4中油酸鐵與氟化銨制得的球形氟化亞鐵納米材料的xrd圖

圖6：實施例4中油酸鐵與氟化銨制得的球形氟化亞鐵納米材料的tem圖

圖7：實施例6中羰基鐵與氟化銨制得的棒狀結構的氟化亞鐵納米材料的xrd圖

圖8：實施例6中羰基鐵與氟化銨制得的棒狀結構的氟化亞鐵納米材料的tem圖

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范圍并不僅限于此。

實施例1：高溫分解乙酰丙酮鐵制備立方結構納米粒子

將1mmol乙酰丙酮鐵、2mmol氟化銨分散于20ml油胺加入四口燒瓶中，磁力攪拌下得到棕色溶液。抽真空升溫至95℃，保持60min，充以氮氣氣氛，然后以20℃/min的升溫速率升至190℃，保持4h。待反應結束降至室溫，倒出產物，用正己烷與乙醇體積比為1:3的混合溶劑清洗產物3次，得到的納米顆粒分散在正己烷中保存。圖1給出了按照實施例1得到的立方結構氟化亞鐵納米粒子的xrd表征，從圖中可以看出材料結晶完整且不含雜質。圖2可以明顯看出立方結構納米團簇的整體形貌。

實施例2：高溫分解乙酰丙酮鐵制備花型納米團簇

將1mmol乙酰丙酮鐵、2mmol氟化鈉分散于15ml十八烯、5ml十八胺后加入四口燒瓶中，磁力攪拌下得到棕色溶液。抽真空升溫至80℃，保持60min，充以氬氣氣氛，然后以20℃/min的升溫速率升至260℃，保持1h。待反應結束降至室溫，倒出產物，用丙酮與乙醇體積比為1:3的混合溶劑清洗產物3次，得到的納米顆粒分散在氯仿中保存。產物如圖3，為花型納米團簇。

實施例3：熱分解乙酰丙酮鐵制備花型納米團簇

將1mmol乙酰丙酮鐵、8mmol氟化銨分散于15ml二芐醚、5ml十六胺后加入四口燒瓶中，磁力攪拌下得到棕色溶液。抽真空升溫至95℃，保持40min，充以氬氣氣氛，然后以20℃/min的升溫速率升至340℃，保持0.25h。待反應結束降至室溫，倒出產物，用正己烷與乙醇體積比為1:3的混合溶劑清洗產物3次，得到的納米顆粒分散在正己烷中保存。產物為花型納米團簇，形貌與實施例2類似。

實施例4：高溫分解油酸鐵制備球形納米顆粒

將1mmol油酸鐵、2mmol氟化銨分散于20ml油胺加入四口燒瓶中，磁力攪拌下得到棕色溶液。抽真空升溫至120℃，保持60min，然后以15℃/min的升溫速率升至300℃，保持0.5h。待反應結束降至室溫，倒出產物，用氯仿與乙醇體積比為1:3的混合溶劑清洗產物3次，得到的納米顆粒分散在氯仿中保存。圖4可以明顯看出球形氟化亞鐵納米顆粒的整體形貌。

實施例5：高溫分解乙酰丙酮鐵制備球形納米粒子

將1mmol乙酰丙酮鐵、2mmol氟化銨分散于18ml油胺、2ml油酸后加入四口燒瓶中，磁力攪拌下得到棕色溶液。抽真空升溫至85℃，保持60min，然后以15℃/min的升溫速率升至220℃，保持1h。待反應結束降至60℃，倒出產物，用氯仿與乙醇體積比為1:3的混合溶劑清洗產物3次，得到的納米顆粒分散在氯仿中保存。產物為球形納米顆粒，形貌與實施例4類似。

實施例6：高溫分解羰基鐵制備棒狀納米粒子

2mmol氟化銨分散于20ml油胺加入四口燒瓶中，抽真空升溫至90℃，保持60min。然后以20℃/min的升溫速率升至170℃，注射1mmol羰基鐵保持0.5h，后以相同速度升溫至240℃，保溫0.5h。待反應結束降至室溫，倒出產物，用正己烷與乙醇體積比為1:3的混合溶劑清洗產物3次，得到的納米顆粒分散在正己烷中保存。圖5可以明顯看出棒狀氟化亞鐵納米材料的整體形貌。

實施例7：高溫分解二茂鐵制備花型納米團簇

1mmol二茂鐵、2mmol氟化銨分散于20ml油胺后加入四口燒瓶中，磁力攪拌下得到棕色溶液。抽真空升溫至85℃，保持60min，然后以20℃/min的升溫速率升至320℃，保持1h。待反應結束降至室溫，倒出產物，用氯仿與乙醇體積比為1:3的混合溶劑清洗產物3次，得到的納米顆粒分散在氯仿中保存。產物為花型納米團簇，形貌與實施例2類似。