自燃烧法合成钡铁氧体微粉的方法

摘要

本发明涉及一种制备钡铁氧体微粉的方法。自燃烧法合成钡铁氧体微粉的方法，其特征是包括如下步骤：1)将硝酸钡配成0.125M－0.25M的溶液，硝酸铁配成0.75－1.0M的溶液，按照Fe/Ba摩尔比为12的比例，在搅拌下使其混合，得到混合溶液A；2)按混合溶液A中的硝酸根离子与柠檬酸的摩尔比为1∶1－3，称取柠檬酸，将柠檬酸溶于混合溶液A，搅拌，得到混合溶液B，用酸或碱调节pH值至7.5－8.5，75－85℃加热蒸发，8－12小时形成凝胶；3)将步骤2)得到的凝胶待水分蒸干后，移至200℃恒温电炉中即可发生自蔓延燃烧形成粉末前驱体；4)将步骤3)得到前驱体在600℃－700℃煅烧保温2－4小时，即得到钡铁氧体微粉。本发明具有合成温度低，产品纯度高、平均粒径小的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备钡铁氧体微粉的方法。

背景技术

钡铁氧体(BaFe₁₂O₁₉)作为六角晶系的一种磁性材料，可做永磁材料，微波吸收材料，垂直磁记录材料及磁光记录材料等，目前在无线电电子学、自动控制、计算机、激光调制、磁光器件和高频设备中都得到了广泛应用。制备钡铁氧体的方法有很多，如化学共沉淀法、水热法、玻璃晶化法以及溶胶-凝胶法等。共沉淀法工艺简单，操作方便，成本低，制得的钡铁氧体粒子均匀，易调节，易于工业化生产，缺点是沉淀的水洗困难；水热法设备仪器昂贵，且高压操作不易工业化生产；玻璃晶化工艺可获得粒度细，分布窄的钡铁氧体单晶，且磁性能好，但设备复杂，成本高；溶胶-凝胶技术具有原料分子水平混合，生成物组成及离子代换容易控制，粒度分布窄，磁性能优良等特点，但合成粉体需较高温度，粉体可能发生团聚。

自燃烧法以溶胶-凝胶法为基础，利用硝酸盐与羧酸反应，在低温下即可实现原位氧化，自发燃烧快速合成产物的初级粉末。此法操作简单易行、实验周期短，而且反应物在合成过程中处于高度均匀分散状态，反应时原子只需经过短程扩散或重排即可进入晶格位点，加之反应速度快，化合物形成温度低，使得产物粒径小，分布比较均匀。

[专利文献]：

1.国别：分类号：H01F1/34申请日：1997.06.14公开日：1998.12.23申请号：97112639.9

2.国别：分类号：C01B25/32申请日：2002.06.28公开日：2002.12.25申请号：02138721.4

发明内容

本发明的目的提供一种合成温度低，产品纯度高、平均粒径小的自燃烧法合成钡铁氧体微粉的方法。

本发明的技术方案是：自燃烧法合成钡铁氧体微粉的方法，其特征是包括如下步骤：

1).将硝酸钡配成0.125M-0.25M的溶液，硝酸铁配成0.75-1.0M的溶液，按照Fe/Ba摩尔比为12的比例，在搅拌下使其混合，得到混合溶液A；

2).按混合溶液A中的硝酸根离子与柠檬酸的摩尔比为1∶1-3，称取柠檬酸，将柠檬酸溶入步骤1)中的混合溶液A，搅拌，得到混合溶液B，用酸或碱调节pH值至7.5-8.5，75-85℃加热蒸发，8-12小时形成凝胶；

3).将步骤2)得到的凝胶待水分蒸干后，移至200℃恒温电炉中即可发生自蔓延燃烧形成粉末前驱体；

4).将步骤3)得到前驱体在600℃-700℃煅烧保温2-4小时，即得到钡铁氧体微粉。

所述的碱可以是NaOH、KOH、NH₄OH中的一种，但以NH₄OH为佳。所述的酸可以是HNO₃、HCl、醋酸中的一种，但以HNO₃为佳。

本发明的有益效果是，可以在较低温度(600℃-700℃)下合成钡铁氧体微粉，并且合成的微粉纯度高(大于99.6％)、组分和晶型确定，Fe/Ba摩尔比为12.00±0.06、平均粒径小。粉体粒径为0.1-0.5μm，产物粒径小，分布比较均匀饱和磁化强度为41-48emu/g，比剩余磁化强度为22-26emu/g，矫顽力为3078-3707Oe。

本发明的钡铁氧体粉体可以用于制备磁性陶瓷、制备材料表面涂层和制备复合材料。

附图说明

图1是本发明工艺流程图

图2是600℃煅烧保温2小时后得到的钡铁氧体微粉的X射线衍射图谱图

图3是600℃煅烧保温2小时后得到的钡铁氧体微粉的扫描电镜照片图

图4是600℃煅烧保温2小时后得到的钡铁氧体微粉的磁滞回线图

具体实施方式

实施例1：

自燃烧法合成钡铁氧体微粉的方法，具体步骤为：首先在一反应器中加入80ml浓度为0.75M的Fe(NO₃)₃溶液，M为摩尔浓度，在另一反应器中加入20ml浓度为0.25M的Ba(NO₃)₂溶液。在搅拌条件下，将上述两种溶液混合，得到混合溶液A。再将0.19mol柠檬酸加入混合溶液A中，搅拌得到混合溶液B。用氨水调节混合溶液B的pH值在7.5，75℃边搅拌边加热，发生如下化学反应：

随着溶剂的蒸发，溶液粘度的增加，生成的络合物通过氢键相连，8-12小时形成凝胶。待形成凝胶后，移至200℃恒温电炉中，干凝胶1min左右开始膨胀、沸腾、冒烟，随即产生火焰并排出大量气体，火焰持续5min左右熄灭，形成螺旋状疏松多孔的粉末，发生了如下化学反应：

此前驱体粉末在600℃煅烧保温2小时，发生固相反应：

最后得到钡铁氧体微粉，由图2可知，其主晶相为钡铁氧体；由图3可以看出粉体分散较好且大小较均一(0.1-0.2μm)；图4经磁强计分析微粉的饱和磁化强度为47.39emu/g，比剩余磁化强度为26.06emu/g，矫顽力为3706.46Oe。

实施例2：

自燃烧法合成钡铁氧体微粉的方法，具体步骤为：首先在一反应器中加入80ml浓度为0.75M的Fe(NO₃)₃溶液，在另一反应器中加入20ml浓度为0.25M的Ba(NO₃)₂溶液。在搅拌条件下，将上述两种溶液混合，得到混合溶液A。再将0.19mol柠檬酸加入混合溶液A中，搅拌得到混合溶液B。用氨水调节混合溶液B的pH值在8.0，80℃边搅拌边加热，发生如下化学反应：

随着溶剂的蒸发，溶液粘度的增加，生成的络合物通过氢键相连，8-12小时形成凝胶。待形成凝胶后，移至200℃恒温电炉中，干凝胶1min左右开始膨胀、沸腾、冒烟，随即产生火焰并排出大量气体，火焰持续5min左右熄灭，形成螺旋状疏松多孔的粉末，发生了如下化学反应：

此前驱体粉末在700℃煅烧保温2小时，发生固相反应：

最后得到钡铁氧体微粉，粉体分散较好且大小较均一(0.3-0.5μm)，微粉的饱和磁化强度为41.34emu/g，比剩余磁化强度为22.20emu/g，矫顽力为3078.86Oe。

实施例3：

自燃烧法合成钡铁氧体微粉的方法，具体步骤为：首先在一反应器中加入80ml浓度为1.0M的Fe(NO₃)₃溶液，在另一反应器中加入20ml浓度为0.125M的Ba(NO₃)₂溶液。在搅拌条件下，将上述两种溶液混合，得到混合溶液A。再将0.57mol柠檬酸加入混合溶液A中，搅拌得到混合溶液B。用氨水调节混合溶液B的pH值在8.5，85℃边搅拌边加热，发生如下化学反应：

随着溶剂的蒸发，溶液粘度的增加，生成的络合物通过氢键相连，8-12小时形成凝胶。待形成凝胶后，移至200℃恒温电炉中，干凝胶2min左右开始膨胀、沸腾、冒烟，随即产生火焰并排出大量气体，火焰持续7min左右熄灭，形成螺旋状疏松多孔的粉末，发生了如下化学反应：

此前驱体粉末在600℃煅烧保温4小时，发生固相反应：

最后得到钡铁氧体微粉，粉体分散较好且大小较均一(0.1-0.2μm)，微粉的饱和磁化强度为43.56emu/g，比剩余磁化强度为24.42emu/g，矫顽力为3354.67Oe。