耐高温超顺磁二氧化锡包覆氧化铁纳米材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种耐高温超顺磁二氧化锡包覆氧化铁纳米材料的制备方法。将四苯基烯和单分散的氧化铁纳米材料，按质量配比为4～20∶1混合，加入溶剂，制备出4.3mmol/L～430mmol/L的四苯基烯溶液。反应溶液置入容器中加热至260℃～310℃，反应2h～48h，所得的产物经离心、洗涤、干燥后得到固体粉末。本发明可以降低反应成本，提高二氧化锡包覆氧化铁纳米材料的生产效率，制备的纳米复合材料具有超顺磁性，高的热稳定性，具有很好的可重复性。

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备，特别是涉及一种耐高温超顺磁二氧化锡包覆氧化铁纳米材料的制备方法。

背景技术

纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。

磁性氧化铁和二氧化锡是金属氧化物材料中非常重要的两种，磁性氧化铁包括四氧化三铁和γ-三氧化二铁，磁性氧化铁纳米材料具有超顺磁性质，在磁流体，生物医药，核磁共振成像，以及锂离子二次电池中被广泛的研究和应用，二氧化锡具有，因而它们成为人们研究的重点。传统制备的四氧化三铁和γ-三氧化二铁纳米粒子不具备良好的热稳定性，在300℃以上就会转换成不具备磁性的三氧化二铁。

而二氧化锡包覆的氧化铁纳米材料具有很好的热稳定性，可以稳定到600℃，不发生形貌和化学成分的变化。目前还没有研究报道耐高温超顺磁二氧化锡包覆氧化铁纳米材料的制备方法。目前包覆二氧化锡的方法主要有水热法，热蒸发法等。但其制备过程都比较复杂，不适合大量生产。热分解法由于制备的产物成本低、设备简单、可控性好等优点被认为是未来制备某些实用化纳米材料最具有潜力的方法之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温超顺磁二氧化锡包覆氧化铁纳米材料的制备方法，此方法具有反应条件简单、反应时间短、产量大、产物纯度高和产物性能优越等优点。

本发明采用的技术方案的步骤如下：

(1)将四苯基烯和单分散的氧化铁纳米材料，按质量配比为4～20∶1混合，加入溶剂，制备出4.3mmol/L～430mmol/L的四苯基烯溶液；

(2)将步骤(1)中反应溶液置入容器中加热至260℃～310℃，反应2h～48h，所得的产物经离心、洗涤、干燥后得到固体粉末，即为耐高温超顺磁二氧化锡包覆氧化铁纳米材料。

第(1)步骤中所述的溶剂为十八烯或三辛胺。

第(1)步骤中所述的氧化铁纳米材料大小为10～20nm的四氧化三铁纳米材料或γ-三氧化二铁纳米材料。

第(2)步骤中所述的二氧化锡包覆氧化铁纳米材料为二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料或者二氧化锡包覆γ-三氧化二铁纳米材料。

附图说明

图1是实施例1制备的二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料的透射电镜照片。

图2是实施例1制备的二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料的XRD表征。

图3是实施例1制备的二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料的经过高温热处理的XRD表征，处理温度分别为500℃ 4h，600℃ 4h。

图4是实施例1制备的二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料的经过600℃ 4h热处理的透射电镜照片。

图5是实施例1制备的二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料的磁性测试。

具体实施方式

实施例1：

按照制备过程进行。将10mg，10～20nm的四氧化三铁纳米粒子，200mg四苯基锡加入三口烧瓶，加入30ml十八烯，磁力搅拌5分钟，得到混合溶液。将装有反应溶液的三口烧瓶，置于温度智能可控的加热套内持续加温，反应条件为：300℃，5h。反应后溶液加入乙醇，在10000r/min离心速率下离心15min，再将离心沉淀物加入乙醇，然后10000r/min离心速率下离心15min，如此反复洗涤5次之后得到的固体常温真空干燥成粉末。透射电镜样品是把样品溶于己烷溶液中，然后滴到碳膜铜网，自然干燥，图1给出了实施例1得到的二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料的透射电镜照片，从图中可以看到四氧化三铁纳米粒子被二氧化锡所包覆，并具有良好的单分散性。图2为按照实施例1得到的的二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料XRD表征，从图中可以看出纳米材料由四氧化三铁和二氧化锡所构成。图3，实施例1中的二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料经过500℃ 4h，600℃ 4h热处理后，仍然保持了成分不变。图4，实施例1中的二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料经过600℃ 4h处理的透射电镜照片，说明热处理后仍然保持了二氧化锡包覆四氧化三铁纳米结构，说明其能耐600℃高温。图5为按照实施例1得到的二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料的磁性测试，从图中我们可以看到它具有超顺磁特性，并具有很高的磁饱和强度18emu/g。

实施例2：

按照制备过程进行。将30mg，10～20nm的四氧化三铁纳米粒子，200mg四苯基锡加入三口烧瓶，加入30ml十八烯，磁力搅拌5分钟，得到混合溶液。将装有反应溶液的三口烧瓶，置于温度智能可控的加热套内持续加温，反应条件为：300℃，5h。反应后溶液加入乙醇，在10000r/min离心速率下离心15min，再将离心沉淀物加入乙醇，然后10000r/min离心速率下离心15min，如此反复洗涤5次之后得到的固体常温真空干燥成粉末。得到的粉末为二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料，形貌和实施例1差不多，经过测试能耐600℃高温，具有良好的单分散性和超顺磁性。

实施例3：

按照制备过程进行。将50mg，10～20nm的四氧化三铁纳米粒子，200mg四苯基锡加入三口烧瓶，加入30ml十八烯，磁力搅拌5分钟，得到混合溶液。将装有反应溶液的三口烧瓶，置于温度智能可控的加热套内持续加温，反应条件为：300℃，5h。反应后溶液加入乙醇，在10000r/min离心速率下离心15min，再将离心沉淀物加入乙醇，然后10000r/min离心速率下离心15min，如此反复洗涤5次之后得到的固体常温真空干燥成粉末。得到的粉末为二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料，形貌和实施例1差不多，经过测试能耐600℃高温，具有良好的单分散性和超顺磁性。

实施例4：

按照制备过程进行。将10mg，10～20nm的γ-三氧化二铁纳米粒子，200mg四苯基锡加入三口烧瓶，加入30ml十八烯，磁力搅拌5分钟，得到混合溶液。将装有反应溶液的三口烧瓶，置于温度智能可控的加热套内持续加温，反应条件为：300℃，5h。反应后溶液加入乙醇，在10000r/min离心速率下离心15min，再将离心沉淀物加入乙醇，然后10000r/min离心速率下离心15min，如此反复洗涤5次之后得到的固体常温真空干燥成粉末。得到的粉末为二氧化锡包覆γ-三氧化二铁纳米材料，形貌和实施例1差不多，经过测试能耐600℃高温，具有良好的单分散性和超顺磁性。

实施例5：

按照制备过程进行。将10mg，10～20nm的四氧化三铁纳米粒子，200mg四苯基锡加入三口烧瓶，加入30ml三辛胺，磁力搅拌5分钟，得到混合溶液。将装有反应溶液的三口烧瓶，置于温度智能可控的加热套内持续加温，反应条件为：300℃，5h。反应后溶液加入乙醇，在10000r/min离心速率下离心15min，再将离心沉淀物加入乙醇，然后10000r/min离心速率下离心15min，如此反复洗涤5次之后得到的固体常温真空干燥成粉末。得到的粉末为二氧化锡包覆γ-三氧化二铁纳米材料，形貌和实施例1差不多，经过测试能耐600℃高温，具有良好的单分散性和超顺磁性。

实施例6：

按照制备过程进行。将10mg，10～20nm的四氧化三铁纳米粒子，200mg四苯基锡加入三口烧瓶，加入30ml十八烯，磁力搅拌5分钟，得到混合溶液。将装有反应溶液的三口烧瓶，置于温度智能可控的加热套内持续加温，反应条件为：260℃，5h。反应后溶液加入乙醇，在10000r/min离心速率下离心15min，再将离心沉淀物加入乙醇，然后10000r/min离心速率下离心1 5min，如此反复洗涤5次之后得到的固体常温真空干燥成粉末。得到的粉末为二氧化锡包覆γ-三氧化二铁纳米材料，形貌和实施例1差不多，经过测试能耐600℃高温，具有良好的单分散性和超顺磁性。

实施例7：

按照制备过程进行。将10mg，10～20nm的四氧化三铁纳米粒子，200mg四苯基锡加入三口烧瓶，加入30ml十八烯，磁力搅拌5分钟，得到混合溶液。将装有反应溶液的三口烧瓶，置于温度智能可控的加热套内持续加温，反应条件为：310℃，5h。反应后溶液加入乙醇，在10000r/min离心速率下离心15min，再将离心沉淀物加入乙醇，然后10000r/min离心速率下离心15min，如此反复洗涤5次之后得到的固体常温真空干燥成粉末。得到的粉末为二氧化锡包覆γ-三氧化二铁纳米材料，形貌和实施例1差不多，经过测试能耐600℃高温，具有良好的单分散性和超顺磁性。

实施例8：

按照制备过程进行。将10mg，10～20nm的四氧化三铁纳米粒子，200mg四苯基锡加入三口烧瓶，加入10ml十八烯，磁力搅拌5分钟，得到混合溶液。将装有反应溶液的三口烧瓶，置于温度智能可控的加热套内持续加温，反应条件为：300℃，5h。反应后溶液加入乙醇，在10000r/min离心速率下离心15min，再将离心沉淀物加入乙醇，然后10000r/min离心速率下离心15min，如此反复洗涤5次之后得到的固体常温真空干燥成粉末。得到的粉末为二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料，形貌和实施例1差不多，经过测试能耐600℃高温，具有良好的单分散性和超顺磁性。

实施例9：

按照制备过程进行。将10mg，10～20nm的四氧化三铁纳米粒子，200mg四苯基锡加入三口烧瓶，加入100ml十八烯，磁力搅拌5分钟，得到混合溶液。将装有反应溶液的三口烧瓶，置于温度智能可控的加热套内持续加温，反应条件为：300℃，5h。反应后溶液加入乙醇，在10000r/min离心速率下离心15min，再将离心沉淀物加入乙醇，然后10000r/min离心速率下离心15min，如此反复洗涤5次之后得到的固体常温真空干燥成粉末。得到的粉末为二氧化锡包覆四氧化三铁纳米材料，形貌和实施例1差不多，经过测试能耐600℃高温，具有良好的单分散性和超顺磁性。

实施例10：

按照制备过程进行。将10mg，10～20nm的四氧化三铁纳米粒子，200mg四苯基锡加入三口烧瓶，加入30ml十八烯，磁力搅拌5分钟，得到混合溶液。将装有反应溶液的三口烧瓶，置于温度智能可控的加热套内持续加温，反应条件为：300℃，2h。反应后溶液加入乙醇，在10000r/min离心速率下离心15min，再将离心沉淀物加入乙醇，然后10000r/min离心速率下离心15min，如此反复洗涤5次之后得到的固体常温真空干燥成粉末。得到的粉末为二氧化锡包覆γ-三氧化二铁纳米材料，形貌和实施例1差不多，经过测试能耐600℃高温，具有良好的单分散性和超顺磁性。

实施例11：

按照制备过程进行。将10mg，10～20nm的四氧化三铁纳米粒子，200mg四苯基锡加入三口烧瓶，加入30ml十八烯，磁力搅拌5分钟，得到混合溶液。将装有反应溶液的三口烧瓶，置于温度智能可控的加热套内持续加温，反应条件为：310℃，48h。反应后溶液加入乙醇，在10000r/min离心速率下离心15min，再将离心沉淀物加入乙醇，然后10000r/min离心速率下离心15min，如此反复洗涤5次之后得到的固体常温真空干燥成粉末。得到的粉末为二氧化锡包覆γ-三氧化二铁纳米材料，形貌和实施例1差不多，经过测试能耐600℃高温，具有良好的单分散性和超顺磁性。