花形尖晶石钴铁氧体粉末的制备方法转让专利
申请号 : CN200810064717.7
文献号 : CN101289316B
文献日 : 2010-10-20
发明人 : 侯相钰 , 冯静 , 钟世强 , 张密林
申请人 : 哈尔滨工程大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种花形尖晶石钴铁氧体粉末的制备方法，其特征是：
1)量取一定量的饱和草酸溶液；
2)按每100ml饱和草酸溶液制备0.002mol铁氧体的比例，及钴铁氧体理论化学计量比1∶2称取相应量的硝酸钴和硝酸铁，加入草酸溶液中；
3)加入0.2～0.5gPEG表面活性剂，搅拌0.5～1.0h，制成均匀的混合溶液；
4)用NaOH调节pH值为12，室温下磁力搅拌0.5～1.0h，至样品出现大量沉淀；
5)80℃±5水浴锅中加热并搅拌2～3h得到前驱体；
6)将5)得到的前驱体依次用酒精和蒸馏水洗涤数次；
7)前驱体在80℃烘干；
8)将干燥的前驱体磨成细粉，在800℃焙烧6h。
说明书 :
(一)技术领域
本发明涉及的是一种无机非金属磁性材料的制备方法，具体地说是一种花形尖晶石钴铁氧体粉末的制备方法。
(二)背景技术
近几年对制备具有特殊形貌氧化物的研究已经引起国内外广泛的关注，很多具有特殊形态的氧化物(如ZnO，TiO2等)陆续见到报导。已经制备的晶体有纳米带状晶体、纳米壁、管状、环状、柱状阵列、纳米花、四角冠状、六角星、铅笔状、柱上阵列、六角螺旋、麦圈形结构等。由于纳米颗粒的大小和形貌对其物理化学性能有显著影响，具有特殊形态纳米材料相对于块状材料性质有重大改变。现在的研究方向都提倡结构-形态-性能统一。相对于简单的氧化物而言，铁氧体这种复合氧化物由于晶体结构上的复杂性，对合成条件有比较苛刻的要求，制备这种复合氧化物的特殊纳米相貌颗粒现在是研究的难点之一。因此，研发工艺简单、条件温和、容易调控的特殊形态纳米铁氧体材料合成方法是非常有意义。铁氧体在尖端技术领域，如雷达、微波(超高频)多路通讯、远程操纵等；电感元件领域，如滤波器磁芯、变压器磁芯等；以及医学等领域将会有广泛的应用。然而在尖晶石铁氧体的制备方法中对特殊形态的研究仍然很少。
化学共沉淀法是比较常用的制备铁氧体的方法之一，具有反应物化学活性高，产物粉体混合均匀，粒度细等优点，受到人们的极大关注。而且共沉淀法已经实现了合成棒形、花形等形态的二元氧化物(如ZnO，CeO2等)，但是由于铁氧体的晶体结构中存在大量的四面体和八面体空位，其形貌控制比简单的二元氧化物困难，所以目前为止，共沉淀法合成的钴铁氧体多为颗粒状，还没有关于合成花形铁氧体的报导。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种所得到的产品的形态为花形、纯度高，合成产物的饱和磁化强度和剩磁较大，铁氧体的矫顽力大，操作简便且成本低廉的尖晶石钴铁氧体粉末的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
1)量取一定量的饱和草酸溶液；
2)按每100ml饱和草酸溶液制备0.002mol铁氧体的比例，及钴铁氧体理论化学计量比(1∶2)称取相应量的硝酸钴和硝酸铁，加入草酸溶液中；
3)加入0.2～0.5gPEG表面活性剂，搅拌0.5～1.0h，制成均匀的混合溶液；
4)用NaOH调节pH值为12，室温下磁力搅拌0.5～1.0h，至样品出现大量沉淀；
5)80℃±5水浴锅中加热并搅拌2～3h得到前驱体；
6)将5)得到的前驱体依次用酒精和蒸馏水洗涤数次；
7)前驱体在80℃烘干；
8)将干燥的前驱体磨成细粉，在800℃焙烧6h。
本发明采用草酸和硝酸盐再加入微量表面活性剂，经过调节pH值，搅拌、加热、过滤、蒸干和焙烧，制备出高纯度尖晶石钴铁氧体。本发明制备样品形态为花形，纯度高，工艺简单，易于控制且成本低廉。与传统共沉淀法相比，在调节PH值前加入微量的表面活性剂有利于辅助花形尖晶石铁氧体的控制形成。合成产物的饱和磁化强度和剩磁较大，与已报导的相同的铁氧体相比其矫顽力大得多，高达到1125Oe，有望应用于高密度磁存储领域。
(四)附图说明
图1为实例1尖晶石铁氧体CoFe2O4的SEM图；
图2为实例1尖晶石铁氧体CoFe2O4的XRD图谱；
图3为实例1尖晶石铁氧体CoFe2O4的室温磁滞回线。
(五)具体实施方式
下面举例对本发明做更详细地描述：
1)称取饱和草酸100ml；
2)称取Co(NO3)20.002mol，Fe(NO3)30.004mol；
3)将硝酸盐加入饱和草酸溶液中并伴随搅拌，制成均匀的混合溶液；
4)加入0.25gPEG，磁力搅拌1h；
5)用NaOH调节pH值为12，在室温下磁力搅拌0.5h；
6)80℃±5水浴锅中加热2小时，同时要伴随搅拌；
7)将得到的沉淀依次用酒精和蒸馏水洗涤数次；
8)前驱体在80℃鼓风烘干箱中烘干；
9)将干燥的前驱体磨成细粉，在800℃焙烧6h；即得CoFe2O4样品粉末。
所得样品的形态为多瓣花形，花瓣呈尖状向四周展开，并且纯度很高(如图1)，其XRD衍射峰与JCPDS 22-1086中的XRD衍射峰完全对应，未出现任何杂质峰，其对应的d值(2θ值)和Miller指数也完全吻合(如图2)。产物的饱和磁化强度和剩磁较大，分别为57.15e.m.u·g-1和33.3e.m.u·g-1，矫顽力高达到1125Oe(如图3)。