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具有核殼結構的磁性復合材料及其制備方法_2

文檔序號:9889650閱讀:來源:國知局
和硫酸中的一種或多種;更優選為 鹽酸。
[0042] 在本發明中,所述無機酸的濃度可W在寬的范圍內變動,優選地,所述無機酸的濃 度為 0. 05-lmol/L ;更優選為 0. 1-lmol/L。
[0043] 根據本發明,優選所述第一接觸在攬拌下或超聲波下進行。
[0044] 根據本發明,所述第一接觸用于四氧化Ξ鐵微米粒子表面的改性。所述接觸的條 件只要使得四氧化Ξ鐵微米粒子表面充分改性即可。優選地,所述接觸的條件包括:接觸的 溫度為15-85Γ,接觸的時間為1分鐘W上;更優選地,所述接觸的條件包括:接觸的溫度為 20-35°C,接觸的時間為1-60分鐘。
[0045] 根據本發明,從第一接觸后的產物中分離出接觸后的四氧化Ξ鐵微米粒子的方法 可W為本領域常用的各種方法。由于本發明的使用的是微米級別的四氧化Ξ鐵微米粒子, 其具有較高的磁性。因此。為了簡化步驟,本發明優選通過磁分離法從第一接觸后的產物 中分離出接觸后的四氧化Ξ鐵微米粒子。
[0046] 根據本發明,優選的情況下,該方法還包括,在將步驟1)得到的接觸后的四氧化 Ξ鐵微米粒子與氨水和娃源進行第二接觸之前,將步驟1)得到的接觸后的四氧化Ξ鐵微 米粒子進行洗涂。所述洗涂的溶劑沒有特別的限定,例如可W為乙醇和水。
[0047] 根據本發明,在步驟2)中,所述乙醇水溶液中的乙醇和水的體積比可W為 0. 1-50 :1 ;優選為 1-10 :1。 W48] 根據本發明,步驟。中,所述乙醇水溶液與四氧化立鐵微米粒子的重量比可W為 20-500 :1 ;優選為 25-100 :1。
[0049] 根據本發明,步驟2)中,所述乙醇水溶液與氨水的體積比可W為20-100 :1 ;優選 為30-40 :1。所述氨水的濃度可W為20-30重量% ;優選為25-28重量%。
[0050] 根據本發明,步驟2)中,所述娃源可W為本領域常用的各種用于形成殼層的含娃 化合物。例如所述娃源可W為正娃酸四乙醋、娃溶膠和娃酸鐘中的一種或多種;優選為正娃 酸四乙醋。
[0051] 根據本發明,所述娃源的用量只要能夠將所述四氧化Ξ鐵微米粒子充分包覆即 可。優選地,所述娃源與所述四氧化Ξ鐵微米粒子的摩爾比為0.01-100 :1 ;更優選為 0. 1-50 :1。
[0052] 根據本發明,所述第二接觸的條件包括:接觸的溫度為15-85°C,接觸時間為 0. 1-12小時;優選地,所述第二接觸的條件包括:接觸的溫度為20-35°C,接觸時間為1-10 小時
[0053] 根據本發明,從第二接觸后的產物中分離出固相產物的方法可W為本領域常用的 各種方法。由于本發明的使用的是微米級別的四氧化Ξ鐵微米粒子,其具有較高的磁性。因 此。為了簡化步驟,本發明優選通過磁分離法從第二接觸后的產物中分離出固相產物。
[0054] 根據本發明,優選的情況下,該方法還包括在進行賠燒之前,對所述分離出固相產 物進行洗涂和干燥。所述洗涂的溶劑沒有特別的限定,優選使用第二接觸中所使用的溶劑, 例如乙醇和水。所述干燥的方法也沒有特別的限定,例如可W在80-150°C下干燥6-24小 時。 陽化5] 根據本發明,步驟3)中,所述賠燒的溫度可W為280-650°C,賠燒的時間可W為 1-6小時;優選地,所述賠燒的溫度為300-500°C,賠燒的時間為2-4小時
[0056] 本發明還提供一種通過上述方法得到的具有核殼結構的磁性復合材料。
[0057] W下將通過實施例對本發明進行詳細描述,但本發明并不僅限于下述實施例。
[0058] W下實施例中,通過馬爾文激光粒度分析的方法測定四氧化Ξ鐵微米粒子的粒 徑。
[0059] 通過透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射分析畑D)方法 測定得到的復合材料的結構。
[0060] 通過無機酸溶解方法測定二氧化娃的包覆率(包覆率=酸溶后剩余樣品質量/起 始樣品質量*100% )。
[0061] 通過震動樣品磁強計測定得到的復合材料的比飽和磁化強度。 W62] 實施例1 W63] 在25°C下,稱取lOg粒徑1-10 μ m的化化粒子,置于1000ml的0.1 mo化1的肥1 水溶液中,超聲lOmin后,進行磁分離得到表面處理后的化304粒子,用850ml的乙醇對該 表面處理后的化3〇4粒子進行洗涂,之后分散在日日0ml乙醇、150ml去離子水和15ml濃氨水 (濃度為25重量% )混合液中,加入12. 5g正娃酸四乙醋溶液,在25°C,攬拌反應化。反應 完后進行磁分離得到固體顆粒,分別使用850ml的乙醇和850ml的水洗涂固體顆粒。然后 將固體顆粒在120°C干燥12h,之后在400°C條件下賠燒4小時,得到具有核殼結構的磁性復 合材料A1。 W64] 圖1為表示實施例1中所使用的F3O4粒子的馬爾文激光粒度分析結果的圖,由圖 1可知,實施例1中使用的化化粒子的粒徑為1-10 μπι ; W65] 圖2為實施例1中所使用的F3O4粒子的透射電子顯微鏡(ΤΕΜ)照化圖3為實施 例1得到的具有核殼結構的磁性復合材料Α1的ΤΕΜ照化對比圖2由圖3的透射電子顯微 鏡燈ΕΜ)表征結果可知:磁性復合材料Α1具有核殼結構,在化3〇4表面形成厚度約1日Onm的 無定型Si〇2包覆層,并且,磁性核由5-50個化3〇4粒子構成;
[0066] 圖4為實施例1中所使用的F3O4粒子的掃描電子顯微鏡(SEM)照化圖5為實施 例1得到的具有核殼結構的磁性復合材料A1的SEM照化對比包覆前的Fe3〇4粒子(圖4), 由掃描電子顯微鏡(SEM)表征結果圖5可知:包覆后的材料表面光滑,顆粒邊緣和角點不再 突出,較為圓潤;
[0067] 圖6為實施例1得到的具有核殼結構的磁性復合材料A1的磁滯回線,如圖6所 示,分析由震動樣品磁強計測試得到的磁性復合材料A1的磁滯回線,可知其比飽和磁化強 度為 53. 2emu/g ; W側圖7為實施例1中所使用的F3O4粒子賠燒后的X射線衍射狂RD)譜圖(其賠燒條 件為在400°C條件下賠燒4小時),圖8為實施例1得到的具有核殼結構的磁性復合材料A1 的XRD譜圖,由圖7和圖8的XRD譜圖可知,制備所得材料的核W化3〇4晶體形式存在,SiO 2 W無定型形式存在。 W例另外,二氧化娃的包覆率如表1所示。
[0070] 實施例2
[0071] 在25°C下,稱取lOg粒徑1-10μπι的Fe3〇4粒子,置于1000ml的Imol L 1的肥1水 溶液中,超聲lOmin后,進行磁分離得到表面處理后的化3〇4粒子,用850ml的乙醇對該表面 處理后的化3〇4粒子進行洗涂,之后分散在350ml乙醇、350ml去離子水和35ml濃氨水(濃 度為28重量% )混合液中,加入25g正娃酸四乙醋溶液,在75°C,攬拌反應lOh。反應完后 進行磁分離得到固體顆粒,分別使用850ml的乙醇和850ml的水洗涂固體顆粒。然后將固 體顆粒在120°C干燥12h,之后在500°C條件下賠燒2小時,得到具有核殼結構的磁性復合材 料A2。 陽072] 基于實施例1中相同的測定可知,實施例2中使用的化3〇4粒子的粒徑為1-10 ym ; 磁性復合材料A2具有核殼結構,其在化3O4表面形成厚度約250皿的無定型SiO 2包覆層, 并且磁性核由20-50個化3〇4粒子構成;包覆后的材料表面光滑,顆粒邊緣和角點不再突出, 較為圓潤;分析由震動樣品磁強計測試得到的磁性復合材料A2的磁滯回線,可知其比飽和 磁化強度為50. 5emu/g ;由XRD譜圖可知,制備所得材料的核W化3〇4晶體形式存在,SiO 2? 無定型形式存在。 陽073] 另外,二氧化娃的包覆率如表1所示。
[0074] 實施例3 陽0巧]在25°C下,稱取lOg粒徑1-5 μ m的化化粒子,置于1000ml的Imol L 1的肥1水 溶液中,超聲lOmin后,進行磁分離得到表面處理后的化3〇4粒子,用1000ml的乙醇對該表 面處理后的化3〇4粒子進行洗涂,之后分散在600ml乙醇、60ml去離子水和33ml濃氨水(濃 度為25重量% )混合液中,加入33g正娃酸四乙醋溶液,在25°C,攬拌反應比。反應完后 進行磁分離得到固體顆粒,分別使用850ml的乙醇和850ml的水洗涂固體顆粒。然后將固 體顆粒在120°C干燥12h,之后在300°C條件下賠燒10小時,得到具有核殼結構的磁性復合 材料A3。 陽076] 基于實施例1中相同的測定可知,實施例3中使用的化3〇4
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