高温分解法制备不同形貌四氧化三铁及其磁性能研究。

杜 斌，于薛刚，陈克正

(青岛科技大学材料科学与工程学院，山东青岛266042)

醇和84mL正己烷放入三口烧瓶中，60?恒温水浴摘要: 以六水化氯化铁(FeCl3?6H:O)和油酸钠

持续搅拌6h，然后取出反应溶液放入分液漏斗中，洗 中 (NaOL)为原料，在反应体系中分别加入十二烷基硫酸

涤、静置，取上层油状液体。 化铵(CTAB)为表面活性钠(SDS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴2(2(2 高温分解法四氧化三铁的制备 同形貌的纳米四氧化剂，采用高温分解法制备不

在带有搅拌装置、回流冷凝器和温度计的四口烧 透三铁粒子。采用X射线衍射仪、 瓶中加入2(19前躯体油酸铁(2(2(1中制备)、射电子显微镜，对产物进行了结构与形貌表征，并对

十八烯、0(Ig表面活性剂(SDS、PVP或CTAB)、10mL 产物进行磁性能测试。

mL油酸，在氮气保护气氛中，以一定的速度搅拌同0(64 关键词:表面活性剂;高温分解法;磁性能

升温至200?，保温2h，继续升温至320?，保温中图分类号:0482(54 文献标识码:A 时

24h。实验结束后取出反应产物，将样品利用磁分离方式用 1 引 言 乙醇、正己烷反复洗涤数次，最终得到黑色蜡状固体。

磁性四氧化三铁在高密度磁记忆存储媒介、分子 3结果与讨论 吸附、电化学材料、变阻器和太阳能转化等领域有广泛

3(1 四氧化三铁的物相组成 的应用前景[1’2]。自60年代以来，人们先后研制出四 氧化三铁磁性流体[3J]，

对加入不同表面活性剂所制备出的样品进行X 金属磁性流体[5]、Co-Fe30。磁

射线衍射分析，结果见图1。 性流体[6]，随着磁性微球药物和磁流体的进一步开发应用，四氧化三铁的制

备方法和性能研究越来越得到

人们的重视。合成不同尺寸与形貌的磁性四氧化三铁

对于其应用极为关键[7,8J。然而当前利用高温分解法

所制备的四氧化三铁纳米颗粒的形貌相对单一，主要

为球形或类球形。本文通过在四氧化三铁制备体系中

添加不同表面活性剂制备了不同形貌的四氧化三铁，

并对其磁性能进行了研究。2 实 验 图1 加入不同表面活性剂所制备Fe。o。的XRD图

1 XRD of with different Fe3 04 Fig patterns prepared 2(1原料与仪器

surfactants 六水化氯化铁(FeCI。?6H。o)、油酸钠(Na0L)、 十八烯(C，。H。。)、十二烷基硫酸钠

图l是加入不同表面活性剂所制得Fe。q产物(SDS)、聚乙烯吡咯

XRD图谱，各衍射峰的位置与JCPDS卡片(卡片的 烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，所用试

65—3107)相吻合，表明产品为尖晶石结构的Fe。剂均为分析纯。 号 O‘。 图中衍射峰的2口值依次为30(1、35(5、43(1、56(9电子天平，BS224S型，北京赛多利斯仪器有限公

和 62(6。，分别对应Fe30。(220)、(311)、(400)、(511)司;电热套，DRT—BXA型，郑州城科化工贸有限公司; (440)晶面。 AXS 和 X射线衍射仪，BRUKER D8，日本理学(Rigaku) 株式会社;电动离心机，TGl6G，湖南凯

从图I中可以看出，实验产物的XRD图谱在 达科学仪器有附近有一个很宽的无定形峰，这是因为用油酸铁20。 限公司;透射电子显微镜，JEM-2000EX，日本电子公

躯体所制得产物的表面包覆有大量油酸，油酸根与铁 为前 司(JEOL)。 离子具有很强的配位作用。用温和方法无法彻底除去 2(2实验方法

油酸所导致的。所制得产物可以很好地分散在非极性 2(2(1前躯体油酸铁的制备

溶剂中。 取6(489六水化氯化铁、21-99油酸钠、48mL乙

?收到稿件日期:2010-07—14 通讯作者:牡斌 作者简介:杜斌(1985一)，男， 在读硕士，师承陈克正教授。主要从事磁性材料方面的研究。

旦j生里堕塑堂坚塑盟塑型业幽堕丝立堑型塑世堕盟 —— 32反应条件对口氰化=铁的形貌影响 PVll( 1AB，所制捋?讯化 铁的透射电镜照片如图

2 31^瓶活性刺川叫瓴化二铁彤虢的彬响 2所Hi。

杠厦盹体系中(分别不加或加人农?活性制S1)S、

2 of Fel()1((a)withou o surfHcI，Fig TEMImages

lnl( (【?(1TAB Ijstd Ilrf?l，; Int

嘲2巾(a)、(b)、(c)、(d)分别为枉反应体系巾

lE SDS、PVP、(71AB所制不 加裘面活性剂、加^0

缶出 Fc，()(的形貌。从罔2(n)町“看出(厦应体最面活性刺时所制备 的Fe、()。产物单分散性

巾尤表 为近球形，轧径集cl-丹布在10Bm^好(形状

窄。图2(b)所小为加入表面活性打(粒径分布较 Fc(();牲r形貌(从州2(b)cI剂?)s所制舒f}1的

r厅“看m大部分卓;:干‘a 棒状(部分排列何JF，分

敞性较灯(粒静枉50nm^右。m闭2(r)”f“看ffl，’j在厦应体系中加人PVP时(所

制蔷F日()柑丁大郡分为l、胤州多面炸(村衽约为30 :嚣 ,一一一,5()|1m(肝H产物cI，存在少址,q?体状粒子，六面怍 ，,，一二 7粒子直径越过50hm。图2(d)为加人【’TAB所制褂的——= 蔓兰重Fe，(}。粒r的蟛貌从刚巾s?u看山牲丁分散性较差( 二二=: 7部分粒子呈现眄面体或小规则多面体彤状+粒径丹市 一一一一较大。 “ 从“P TEM照片af“看出(反廊体系巾加^不 4?“j=qm0?一;目3 m滞目线(a)不?或加^不同表面*性剂所得 问丧面活性剂对所制褂纳米H毓化!铁形貌影响比较 产物的#带日墁(b)m带日线局部放大图 ?著。谜是闲为、1反应体系中尤表m活性刺时(牲丁 looi’s of the 3 Fig Hyslcresis I}roduct5(a)prepared 的牛K为各向ld性，敞所得产物大部分为各向M性的 witbout with diffcrent rfactanl5(b)o - or8u球形。“{在压府休乐中耀^J 7丧叫活性荆后(表面话性 In view of the low field region刑台选择性啦附在特定的舳lnl It，从而日l碍此品旧的 由此可u褂m(高温分解法所制备的Fq(I生长，导毁粒子的牛长出现各向舁性(困析牛成产物粒

铁磁性(枉不加或加人不同的表而活性剂的条件下产 具有 子为棒状或多商体彤状。 物的饱和磁化强度有明娃的变化。【自此可知(表面活 o 3不同形貌Fe、()(的磁性能分析 性刑可“显著地改变产物的铁磁性，这可能足由于纳 滞 阿3为小加或加^小『q表自I活性刑所褂产物的磁米微粒的小K寸嫂幢“及不M袁而活性下得到的颗 凹线。罔3(rt)，(1，)是不加或加^不lq表面活性剂粒 的粒衽?形貌的蔗别而樽到的结粜。 所得产物n 300K温瞪n均磁滞M线和融滞|II】线肿埘

部放大罔。从【?l。口f“番?(尤曩Ifil活性月1或加入表 晰活性刺CTAB、4结论

PVI’SI)S制箭的产物均为铁磁性物n弧脯件系小加^十?点?话性刑，”r以制备j|j0 质。产物的饱和磁化惮度分制约为0 11、c)r19 53、 小川蟛貌的Fe?，粒，。小,【I^lIlj活性刑町“得辑向 I[SA?m’'kg。小加成加^十|l。A?活性州所制褂

『【_】悱的皿球JB牲r(加^寝【h1活性刑uf“褂到棒状或 R J“物的矫顽，J棚最水凡均为11 1A,m^T】 多【Il『件的Fe，(}(牡F，采川“湖分解浊所制蔷的

!旦!旦生鲨塞塞 330丝 丝 丝 塑 ___——_—————_——————————————-^-___-———————————?————————————————_————————_——————_———_________-___?______—_—_—————————————————————一一 一一 15一18(Fe。0。均为铁磁性。在制备过程中添加表面活性剂可 [5]李学慧，吴业，刘宗明，等([J](化学世界，1998?(1): 以引起产物饱和磁化率和矫顽力的显著变化。 15—17(

参考文献: [6]徐教仁。刘思林，滕荣厚，等([J](金属功能材料，1997，

(6):271—273( APR，Bruce G([刀(Nature，1996，381: [13 Armstrong 2005，Yin Ya Alivisatos八[J](Nature [7] dong，Paul 499—500((437):664-670( B?VriesRev A H，Hozoi L，Broer R([J](Phys [2]deT l Bodnarchuk?RainerVKovalenko，Maryna [8]Maksym2002(66:035108( Lechner，et Chem Soc，2007，129(20): Ama1([J](J [3]英照廷，沈辉，章永化，等([J](机械科学与技术，1998， 6352—6353( 17:147-148(

[4]赖欣，毕剑，等([J](磁性材料及器件，2000，3(93):

of and Fe3 04 magnetic properties nanoparticles Morphology

method adecomposition high temperature by

synthesizedDU Bin，YU Xue—gang，CHEN Ke-zheng

andand Science of Materials Science University of (College Engineering，Qingdao

266042，China)Technology，Qingdao

are a with different by high temperature decomposition Abstract:Fe3 04 morphologies synthesized nanoparticles sodium cetyhri— method(Different surfactants，such as sulfate(SDS)，polyvinylpyrrolidone(PVP)and dodecyl

and mot— in the reaction(The structureused the as bromiAe(CTAB)，were capping ammoniumagentsmethyl electron transmission characterized diffraction(XRD)and microscopy of the areby X-ray phology products measurement measuredsystemare bymagneticproperty(TEM)(The corresponding magnetic properties (MPMS)(

method;magnetic temperature decomposition property Key words:surfactant;high

四氧化三铁在高温环境下磁力的变化

四氧化三铁在高温环境下磁力的变化

四氧化三铁，化学式Fe3O4，常称“磁性氧化铁”。具有磁性的黑色晶体。可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。因在四氧化三铁的晶体里存在着两种不同价态的离子，其中三分之一是Fe2+，三分之二是Fe3+，是一种复杂的化合物。它不溶于水，也不能与水反应。与酸反应，不溶于碱。主要用于制底漆和面漆，用于电子工业的磁性材料，也用于建筑工业的防锈剂。

为发现四氧化三铁磁力减弱或消失的变化情况，准备采用采用高温电炉进行模拟。高温电炉对四氧化三铁进行加热，用高斯计对四氧化三铁的磁场值进行测量，以温度每升高20℃为界限对四氧化三铁进行测量，因为条件不允许，而且通过查资料我们看到四氧化三铁在高温时与降温后的磁场值变化不大，所以我们测量四氧化三铁时都是在四氧化三铁从电炉中拿出用水冷却后才进行测量的。

N、S极的P、Q点的磁场值都是随着温度的上升而下降的，当温度在220℃～300℃之间时磁场值下降最快，当炉内温度到达300℃左右时，四氧化三铁被加热至红热状态，温度达到340℃时，四氧化三铁两极的磁场值都降至很小，温度到360℃时，两极磁场值均变为0。

四氧化三铁在高温以及强磁场环境下磁力会发生变化：四氧化三铁在高温环境下磁力会减弱直至消失；四氧化三铁

的磁场方向在强磁场环境下会发生变化，甚至发生磁极的偏转；没有磁性的金属在强磁场环境下会具有一定的磁力。 一切物质都是由它的分子组成的，分子又由原子组成，原子由原子核和核外电子组成，电子在不停地自转和绕原子核旋转，电子的这两种运动都会产生磁性。但由于其运动的方向各自不同，普通的金属内部各个分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外界不显磁性。在外界强磁场的作用下，有些物质内部原本的、各自运动的电子，全部排列整齐，而此时，电子旋转产生的磁效应与外界磁场方向一致，物质便呈现出磁性。四氧化三铁之所以能吸住铁钉，是因为具有磁性的四氧化三铁靠近铁钉时，铁钉内的原子被四氧化三铁磁化。同理，若是让正常的四氧化三铁处在强磁场环境下，四氧化三铁内部的电子旋转的磁效应与外界磁场方向不同，所以四氧化三铁内部的一部分电子旋转的取向会受到外界强磁场的干扰而发生变化，这时四氧化三铁内部的电子旋转的取向会有所不同，会有一部分分子电流互相抵消，使四氧化三铁内部的磁场方向发生很大的变化，甚至发生磁极偏转。而四氧化三铁在高温环境下磁力消失是因为四氧化三铁内的分子在高温环境下热运动会加快，改变了电子运动方向的规律性，会使分子电流互相抵消，从而使四氧化三铁的磁力减弱直至消失。对四氧化三铁进行重新充磁，使原子的电子排列重新具有规律性，而使失去磁性的四氧化三

铁重新具有磁力。

通过这次实验我们对于四氧化三铁退磁得到了更加深刻的理解，而利用四氧化三铁的居里温度以及磁极偏转这些性质，可以为我们更好地服务，例如，电饭锅底部的控温装置就是利用了四氧化三铁居里温度这一特性，该装置用的就是一块居里温度是105℃并且在降温后磁性还会恢复的四氧化三铁，当锅里的水分干了以后，食品的温度将从100℃上升。当温度到达大约105℃时，由于被四氧化三铁吸住的磁性材料的磁性消失，四氧化三铁就对它失去了吸力，这时四氧化三铁和磁性材料之间的弹簧就会把它们分开，同时将电源开关断开，停止加热，如果在不方便测温度的情况下，可以放入一块四氧化三铁性质已知的四氧化三铁，最后通过分析四氧化三铁的磁场值的变化来估算温度最高达到了多少。利用这些性质在安全开关、放火灭火方面有很大作用，当然这些都是一些设想，若要真正实现还需要我们的进一步努力。

四氧化三铁

序号 专利号 名称 摘要

本发明涉及磁性材1 CN01134340.0 四氧化三铁超细颗粒的球磨工艺

料加工制造业。本发明是把现在使用的普通球磨机进行湿磨工艺中的磨球大小比例的搭配进行了改动。从而加强了磨球与被加工物的撞击力，使Fe₃O₄的晶体结构破碎力大大的加强。调整了磨球与被加工物的比例。增加了被加工物与磨球的接触面，提高了研磨效果。延长了研磨时间后，使得分解后的单晶体或聚合体的改性修饰更加符合使用要求。从而使普通的球磨即可加工出纳米级Fe₃O₄。打破了普通球磨机只能加工出0.25μm粒径物料的结论。

2 CN89102339.9 生产四氧化三铁黑的工艺方法 生产四氧化三铁黑的工艺方法涉及一种从炼钢转炉铁泥中直接提取四氧化三铁黑的工艺方法，至少包括分散、除杂、沉淀、干燥和粉碎等工序，即首先将铁泥微粉化，然后用适当的浓酸进行酸处理，然后将经过酸处理后的铁泥混合液加以沉淀，弃去上清液并调整ＰＨ值，最后将沉淀物干燥、粉碎即得四氧化三铁黑成品。本发明工艺简单、污染小，所生产的四氧化三铁黑产品可达到国家一级品标准，可广泛用于以转炉铁泥为原料生产四氧化三铁黑产品。

3 CN88104628.0 四氧化三铁超微粒子的制备方法 本发明涉及一种四氧化三铁超微粒子的制备方法，主要是通过在反应过程中通入某种保护性气体的微型气泡，将刚生成的四氧化三铁微粒包围，来阻止微粒的长大或聚集成团。本发明的优点在于简化工艺，降低成本，由反应制成的四氧化三铁超微胶态粒子不仅可用来制备磁流体，而且可用来制干粉，从而可广泛用于制造透明颜料、隐身材料等领域。

4 CN03150724.7 纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料及其制备方法 一种纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料的制备方法，包括如下步骤：将三价铁盐和二价铁盐的水溶液混合，然后向混合物中加入含有表面活性剂的碱溶液进行反应得纳米四氧化三铁粒子，再将反应所得的纳米四氧化三铁粒子球磨分散到苯乙烯单体中进行本体聚合反应制得纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料。本发明的制备方法简单易行，只需在苯乙烯单体中均匀地混合入纳米四氧化三铁，经常规本体聚合反应，即可合成得到纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料。

5 CN02155203.7 纳米二氧化硅/四氧化三铁复合颗粒材料及其制备方法 本发明属于无机功能复合材料及制备方法领域，特别涉及一种纳米二氧化硅/四氧化三铁复合颗粒材料及其制备方法。采用化学沉淀法在反应过程中将生成的四氧化三铁纳米晶复合组装在球形的纳米二氧化硅颗粒表面上，形成一种球/壳形状的复合颗粒材料。本发明的特点在于通过纳米四氧化三铁包覆二氧化硅，将纳米二氧化硅和四氧化三铁的特性复合在一起，使其具有质轻、磁性、低辐射率的功能化特征，可应用于制造透明颜料、隐身材料等领域。

6 CN03151300.X 空心超顺磁性四氧化三铁纳米微粒的制备方法 一种空心超顺磁性四氧化三铁纳米微粒的制备方法，其特征是利用聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物作为模板，采用共沉淀法制备空心超顺磁性四氧化三铁纳米微粒。本发明操作步骤简单、成本低廉、所制得的空心超顺磁性四氧化三铁纳米微粒在水中分散良好、粒径均匀一致，大小平均为55～75nm，壳的厚度为5nm左右，适合应用于生物、医药、材料等领域。

7 CN200410015792.6 纳米四氧化三铁的制造方法 本发明涉及一种纳米四氧化三铁的制造方法，也即是一种四氧化三铁超微粒子的制备方法，属辐射化学

制造纳米材料工艺技术领域。一种纳米四氧化三铁的制造方法，主要采用辐射化学来制备，其工艺过程中，主要以三氯化铁为铁粒子的来源，以氨水为沉淀剂，以异丙醇(UPA)为水溶液中氧化性自由清除剂；并通过亲水性的表面活性剂聚乙烯醇(PVA)来控制晶核的生长速度以控颗粒尺寸，并且利用电子加速器产生的电子束进行辐照处理，将辐照后的溶液经洗、离心分离，烘干，即可得黑色的纳米四氧化三铁粉末。本发明工艺流程简单，生产周期短、无污染、无公害、安全性好。所制得的纳米四氧化三铁具有极小的磁饱和强度和矫顽力，是一种很好的超磁性材料和软磁性材料。

8 CN200310103713.2 一种制备超细四氧化三铁颗粒的方法 本发明属于超细四氧化三铁(Fe₃O₄)颗粒的制备方法，目前采用的水解法制备超细Fe₃O₄颗粒的方法多采用在N₂保护下将三价铁盐(Fe³⁺)与二价铁盐(Fe²⁺)按一定比例直接混合，致使操作复杂，不易控制。本发明的特征在于利用Fe粉的还原性和三价铁盐(Fe³⁺)的氧化性来制备超细Fe₃O₄颗粒，不需N₂保护，易于控制。所制造的超细颗粒不仅可用于涂料、油墨、隐身材料、磁记录、电极材料、催化剂等领域，而且还是磁性流体，气、湿敏材料的重要组成部分。

9 CN200410008827.3 四氧化三铁微粒作为制备肿瘤加温治疗辅助药物的应用 本发明公开了四氧化三铁微粒作为制备肿瘤加温治疗辅助药物的应用，利用悬浮基质将四氧化三铁微粒配制成悬浮溶液，其中悬浮基质和四氧化三铁微粒的重量比为：浓度0.2％-5％悬浮基质1.0ml内，加入10mg-120mg的四氧化三铁微粒，即悬浮溶液的浓度为10-120mg/ml。本发明有益的技术效果是：提供了一种作为制备肿瘤加温治疗辅助药物，应用四氧化三铁微粒，当该药物注射入

肿瘤组织后，微粒无需任何导线便可从外部磁场获得能量，使肿瘤组织升温，从而真正实现内加热。同时，在该药物保持一定的富集密度时，则无需再次注射，使该药物治疗效果得到提高。

10 CN200610023844.3 制备四氧化三铁黑颜料的方法 本发明公开了一种制备四氧化三铁黑颜料的方法。包括如下步骤：(1)硫酸亚铁溶液的制备，(2)氢氧化亚铁的制备和(3)四氧化三铁的制备。本发明的产品，采YP/TD/S-01(上海一品颜料公司颜料颜色的测试方法，仪器采用美国datacolor测色仪，国际照明协会CIE标准，D65标准光源)进行检测，其结果表明，完全达到指标。与传统的氧化铁黑颜料的生产方法相比，本发明的方法，生产周期短，对原料的限制较小，制得的产品色谱范围较宽，能够满足市场对颜色的多样化需求，可以采用源于黄金冶炼、钢铁行业或钛白行业的亚铁，生产成本大大降低。

11 CN200510060502.4 制备有序排列四氧化三铁/壳聚糖纳米复合材料的方法 本发明公开的制备有序排列四氧化三铁/壳聚糖纳米复合材料的方法，步骤如下：将壳聚糖粉用稀酸溶液配制成壳聚糖溶液，再向壳聚糖溶液加入FeCl₂和FeCl₃溶液，形成四氧化三铁/壳聚糖前驱体溶液，将前驱体溶液倒入内部具有一层纯壳聚糖膜的模具并放入凝固液中，脱去模具，在凝胶复合材料的两端加磁场，材料成型后，用蒸馏水将其冲洗至中性，烘干，得到有序排列四氧化三铁/壳聚糖纳米复合材料。本发明制备工艺简单，所需设备易得，条件温和，特别适合磁性生物高分子材料的成型加工。采用原位沉析法可使Fe₃O₄颗粒在壳聚糖基体中分散均匀，所得材料力学性能良好，可在体内吸收降解，保持原有药物活性、生物相容性。

12 CN200510111014.1 制备可溶于极性溶剂的纳米四氧化三铁颗粒的方法 一种纳米技术领域的制备可溶于极性溶剂的纳米四氧化三铁颗粒的方法，步

骤为：(1)称取FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O，其摩尔比为2∶1，溶于水中，获得铁盐溶液；(2)量筒量取易溶解于非极性溶剂的胺，溶非极性溶剂中，得到胺/非极性溶剂的混合溶；(3)在采用氮气保护的条件下，将铁盐溶液缓慢滴入胺/非极性溶剂的混合溶液中，进行持续反应；(4)取出反应产物后，取出反应产物后采用离心方法获得沉淀物，并用丙酮和去离子水清洗，真空冷冻干燥后获得黑色粉末，即为纳米四氧化三铁颗粒。本发明所得颗粒在水和多种极性溶剂中具有良好的分散性，粒径分布较为均一，粒径表面带有一定电荷，利于在其上包裹聚合物，且具有较高的饱和磁化强度和超顺磁性。

13 CN200410096497.8 四氧化三铁磁流体及其制备方法和应用 本发明公开了一种新的超顺磁性磁流体，该磁流体由下述重量份组分组成：四氧化三铁2～5份、海藻酸钠5～8份。该磁流体还可加入活性药物进一步制备为载药超顺磁性磁流体。本发明载药磁流体的制备方法为：把碱液加入到铁盐/亚铁盐混合溶液中，搅拌后将海藻酸钠加入到上述的混悬液中，继续搅拌、超声、透析、离心后取上清液，上清液即为磁流体，将上清液加入活性药物，将未结合的药物与磁流体分离，最后将载药磁流体干燥即得；本发明磁流体可广泛应用于生物医学的各个领域，尤其在以下领域：磁靶向给药系统、热疗、用作栓塞进行阻断治疗、X-射线造影、核磁共振造影等。

14 CN200510030919.6 四氧化三铁纳米晶修饰碳纳米管的磁性复合粉体及制备方法 本发明涉及一种四氧化三铁纳米晶修饰碳纳米管的磁性复合粉体及制备方法，特征在于以酸化处理的多壁或单壁碳纳米管、三乙酰丙酮基铁或氯化铁为原料，以2-吡咯烷酮为溶剂，在240-250℃氮气或氩气保护气氛下回流0.5-2小时。所得复合粉体的结构特征是，对于多壁碳纳米管，四氧化三铁纳米粒

子均匀包裹其外表面；对于单壁碳纳米管，四氧化三铁纳米粒子多位于其管端开口处，四氧化三铁晶粒尺寸约为6-10nm。所得的原位修饰的磁性复合粉体具有铁磁性，在磁场下具有定向聚集的趋势，且撒去磁场后能保持其定向聚集的状态。本发明具有工艺简单、生产成本低的特点，是实现碳纳米管在磁场中定向聚集的有效途径。

15 CN200610049214.3 一种纳米多孔磁性复合四氧化三铁材料的制备方法 本发明公开了一种纳米多孔磁性复合四氧化三铁材料制备方法，该方法为将纳米多孔材料搅拌并分散到一定的分散介质中，制得纳米多孔材料悬浮液；将二价铁盐和三价铁盐溶解于水中，在惰性气体保护下，滴加到制备的纳米多孔材料悬浮液中制得纳米多孔磁性复合四氧化三铁材料。该发明操作步骤简单，成本低廉，发明得到的纳米磁性复合四氧化三铁材料粒度分布均匀，应用于持久环境污染物残留检测方法准确，重现性好，材料可回收重复利用，回收步骤简单易行。

16 CN200610049213.9 一种硅烷偶联化纳米磁性复合四氧化三铁材料的制备方法 本发明公开了一种硅烷偶联化纳米磁性复合四氧化三铁材料的制备方法，通过将二价铁盐和三价铁盐溶解于水中，在惰性气体保护下滴加碱溶液至碱性，加热搅拌反应制得纳米四氧化三铁颗粒，在制得的纳米四氧化三铁颗粒中，加入分散溶剂和硅烷偶联化试剂，加热搅拌制得硅烷偶联化纳米磁性复合四氧化三铁材料。制备硅烷偶联的纳米磁性复合四氧化三铁材料，并将它们应用于环境持久污染物残留检测技术。该发明操作步骤简单，成本低廉，发明得到的纳米磁性复合四氧化三铁材料粒度分布均匀，应用于持久环境污染物残留检测方法准确，重现性好，材料可回收重复利用，回收步骤简单易行。

17 CN200610013524.X 类球形黑色四氧化三铁磁粉的制备方法 本发明公开了一种类球形黑色四氧化三铁磁粉的制备方法，属于磁粉的合成技术。该方法

包括以下步骤：将硫酸亚铁和硫酸铁按物质的量比为1∶0～0.8混合加水搅拌溶解，然后升温加入碳酸钠溶液，或鼓入空气并用氢氧化钠溶液调pH值为7～9，以形成气泡室微环境并在此环境中制得沉淀物浆料，使沉淀物浆料在气泡室微环境中，于70～95℃、pH值为9～12下进行反应晶化，经水洗过滤，烘干粉碎，得到类球形黑色四氧化三铁磁粉。本发明的优点在于：合成过程中通过控制条件形成特定的气泡室微环境，以达到控制磁粉粒子形貌为类球形的目的。该方法较简单，原料成本较低，产品粒子形貌为类球形，粒度较均匀，平均粒径为50～200nm。

18 CN200610025662.X 水溶性四氧化三铁纳米晶体的控温控压微波合成方法 本发明涉及一种水溶性四氧化三铁纳米晶体的控温控压微波合成方法，首先以水为溶剂，以亚铁盐和铁盐作为原料，以水溶性多元醇作为稳定剂，调节溶液pH值制得碱性反应前体溶液，然后将此前体溶液置于密闭的聚四氟乙烯罐中，在可控温和可控压的微波反应器中反应，迅速合成四氧化三铁纳米晶体。本发明方法操作简单，条件温和，成本低，合成产物四氧化三铁纳米晶体具有水溶性和稳定性好、磁性强、尺度分布均一、大小可调、易与生物大分子连接等特点。

19 CN200610105054.X 单金属/双金属掺杂的纳米级改性四氧化三铁固体储氢材料及其制备方法 本发明公开了单金属/双金属掺杂的纳米级改性四氧化三铁固体储氢材料及其制备方法，改性四氧化三铁固体储氢材料组成为Fe₃O₄-nMoOx-mMOy，粒径为50-200nm，BET比表面积在30-70m²·g^-1。四氧化三铁固体储氢材料的制备方法是按照Fe²⁺与Fe³⁺的物质的量比为1∶2将硫酸亚铁铵、硫酸铁或氯化铁及单金属/双金属可溶性盐加蒸馏水混合溶解，滴加到过量的氨水中，过滤、洗涤沉淀至滤液接近中性，在120-150℃真空干燥2-4小时即可。本发明

制备得到的储氢材料放氢温度＜300℃，储-放氢循环使用次数高于15次，实验储氢量大于4.5wt％，具有潜在的应用前景。

20 CN200610086364.1 非晶碳管/四氧化三铁电缆式纳米复合材料及其制备方法 本发明非晶碳管/四氧化三铁电缆式纳米复合材料及其制备方法，特征是按高压釜容积将5.0-100.0g/L二茂铁和150.0-800.0g/L干冰密封于高压釜中，升温至350-450℃，保温不少于800分钟，冷却至室温，即得到产物；其内芯为直径30-50nm的四氧化三铁连续单晶纳米线，与外覆的碳纳米管管壁紧密相接，形成同轴电缆式结构；外层碳纳米管直径40-120nm，壁厚5-40nm，长度2-20μm，碳纳米管的管壁为非晶石墨结构；将0.1-0.5g/L上述产物加入浓度为5.0-20.0g/L的聚甲基丙烯酸甲酯的环戊酮溶液中，超声分散后置于场强为0.16-0.20T的平行磁场中至聚合物固化，可得固定在聚合物中的非晶碳管/四氧化三铁电缆式纳米复合材料的取向排列结构。

21 CN200510123481.6 纳米四氧化三铁包覆碳纳米管磁性复合材料的制备方法 本发明属于纳米复合材料的制备和应用技术领域，特别涉及碳纳米管/纳米四氧化三铁功能复合材料的制备方法。本发明公开了一种纳米四氧化三铁包覆碳纳米管磁性复合材料的制备方法。本发明将碳纳米管在浓硝酸中回流处理，在其表面引入羰基、羟基、羧基等官能团。在外加磁场作用下，被官能团吸附在碳纳米管表面的Fe³⁺和Fe²⁺与加入的OH^-1发生共沉淀反应，以自组装的简单方式使纳米四氧化三铁包覆在碳纳米管表面，再经陈化处理形成纳米四氧化三铁包覆的碳纳米管纳米复合材料。本发明的方法，工艺简单，容易控制，便于工业化生产，制备的纳米复合材料，在高密度磁记录材料、吸波材料、电磁屏蔽材料、医学等领域具有良好的应用前景。

22 CN200710048266.3 单分散超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法 一种单分散超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，工艺步骤为：(1)配料，原料包括Fe³⁺可溶性盐、Fe²⁺可溶性盐、阴离子表面活性剂和混合溶剂，混合溶剂由与水互溶的有机溶剂、与水不互溶的有机溶剂和水配制而成；(2)混合与回流，在氮气保护下将混合溶剂、Fe³⁺可溶性盐、Fe²⁺可溶性盐和阴离子表面活性剂加入容器中，并进行搅拌混合，待固体物质完全溶解、与水不相溶的有机相变为褐色时，加热至回流温度，回流10min-4h；(3)冷却、分离、洗涤、干燥，停止回流后，冷却至室温，加入分离剂使Fe₃O₄粒子析出，将Fe₃O₄粒子从溶剂中分离出来，洗涤后在真空烘箱中干燥得单分散超顺磁四氧化三铁纳米粒子。

23 CN200710056481.8 多晶四氧化三铁薄膜材料的制备方法 本发明涉及多晶四氧化三铁薄膜材料的制备方法。采用对向靶反应溅射法或一般磁控溅射法，其中选用纯度高于99.99％高纯Fe为靶材，溅射装置真空系统的背底真空要求高于1.0×10^-5Pa；反应气体的流量与溅射气体的流量比要求低于5％；溅射功率：溅射功率为15W/cm²～20W/cm²；多晶四氧化三铁薄膜材料，具有多晶结构，晶粒尺寸均匀，材料的X射线光电子能谱中Fe²⁺的特征峰位于709和723eV，使Fe2p^1/2和Fe2p^3/2峰展宽；不出现位于719eV处的Fe³⁺的特征卫星峰；厚度为10～1120nm的Fe₃O₄薄膜的电阻率随薄膜厚度的减小逐渐增大；室温下，当薄膜厚度减小到10nm时，电阻率增加了近四个数量级，并且没有观察到Verwey转变；电阻率与温度的关系符合颗粒间隧穿模型：logρ～T^-1/2。

24 CN200610105304.X 室温固相法合成纳米四氧化三铁磁性粉体的工艺 本发明提供一种纳米四氧化三铁磁性粉体的制备方法，该方法包括以下步骤：①将固体二价铁原料、三价铁原料以物质的量之比为1∶1.8～1∶2的比例混合；②在混合物中加入铁盐物质的量4～10倍的固体强碱，加入总物料质量0～10％的分散剂及总物料质量0～5％的表面保护剂，并混合；③将混合后的物质于室温下，在密闭球磨罐中研磨0.5～24小时；④将研磨后的物料进行洗涤分离、干燥得到磁性四氧化三铁粉体。本发明制备的四氧化三铁磁性粉体具有颗粒均匀、质量好、无杂质相等优点；并且工艺简单、实用、成本低、易于实现工业化生产。

25 CN200710021165.7 以硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的方法 本发明提供一种以硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的方法。该方法是以硫酸亚铁为原料，用氯酸盐定量氧化部分硫酸亚铁为Fe(III)物类，在碱性条件下合成四氧化三铁纳米粉体材料，所制备的四氧化三铁纳米粒子为球形，粒径约20纳米，粒度均匀。本发明是利用硫酸法生产钛白粉所产生的大量硫酸亚铁为原料，实现资源合理充分利用和环境保护，社会效益和经济效益均较显著。本发明具有制备工艺先进，所需生产设备简单，原料成本低廉，产品应用广泛，是一种方便实用的四氧化三铁纳米粉体材料工业化生产技术。

26 CN200610125526.8 葡聚糖四氧化三铁磁性纳米材料及其制备方法和应用 葡聚糖四氧化三铁磁性纳米材料及其制备方法，其化学反应式为：2Fe³⁺+Fe²⁺+8OH^-→Fe₃O₄+4H₂O。葡聚糖四氧化三铁磁性纳米材料，其有效粒径为93.1±2.2nm，半峰宽为26.7±1.3nm，Zeta电位为正，分散度为0.083±0.011，磁响应性为26.0±1.1emu/g。它克服了现有的制备方法均较复杂、成本较高，不能较

好地兼顾好粒径的大小和磁响应性高低的关系的不足。本发明制备方法简单易行、成本低廉、粒径微小、磁响应性高的葡聚糖四氧化三铁磁性纳米材料。该磁性纳米微粒与基因分子相结合，在外加磁场的导向下，高度浓集、作用于肿瘤细胞。

27 CN200610031960.X 四氧化三铁快速测定方法 一种四氧化三铁快速测定方法，包括以下步骤：(1)在测试装置的称重仪器中，设置一恒定的磁场；(2)将试样置于恒定的磁场中；(3)通过称重设备称量出位于磁场中试样的重量，其重量与质量之差即为被测试样所受的磁力；(4)基于磁性物含量与磁力成正比的原理，根据标定曲线或公式，由磁力计算出四氧化三铁的含量。应用本发明测定四氧化三铁含量时，测定过程简单，仪器价格较低，数据重现性好，对于同一试样，单次测量误差小于2％。

四氧化三铁

【四氧化三铁】化学式Fe3O4，式量231.54。铁在四氧化三铁中有两种化合价，经研究证

明了Fe3O4是一种铁(Ⅲ)酸盐，即FeⅡFeⅢ【FeⅢO4】。黑色晶体，密度5.18克/厘米3。有

磁性，故又称磁性氧化铁。潮湿状态的四氧化三铁在空气中容易氧化成三氧化二铁。不

溶于水，溶于酸。用作颜料和抛光剂。磁性氧化铁用于制录音磁带和电讯器材。用红热

铁跟水蒸气反应制得。

因它具磁性又名磁性氧化铁。难溶于水，溶于酸(Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O)，不溶于碱，也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。但是天然的Fe3O4不溶于酸。

四氧化三铁可视为FeO·Fe2O3，经X射线研究认为它是铁(III)酸的盐。

铁丝在氧气里燃烧生成四氧化三铁；铁在空气里加热到500℃，铁跟空气里的氧气起反应也生成四氧化三铁；锻工砧子周围散落的蓝灰色碎屑主要是四氧化三铁；铁跟高温的水蒸汽发生置换反应生成四氧化三铁和氢气；天然磁铁矿的主要成分是四氧化三铁的晶体。四氧化三铁是一种重要的常见铁的化合物。

四氧化三铁是一种铁酸盐，即Fe2+Fe3+（Fe3+O4）（即FeFe（FeO4）前面2+和3+代表铁的价态）。在Fe3O4里，铁显两种价态，一个铁原子显+2价，两个铁原子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO·Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。

常见的反应:

(1)在潮湿的空气中，易氧化成三氧化二铁。

4Fe3O4+O2==6Fe2O3

(2)在高温下可与还原剂H2、CO、Al等反应。

3Fe3O4+8Al==4Al2O3+9Fe

Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2

四氧化三铁 - 制取方法

1）铁丝在氧气中燃烧

2）细铁丝在空气中加热到500℃也会燃烧生成四氧化三铁：

3）铁在高温下与水蒸气反应

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

我们还可以通过某些化学反应，比如使用亚硝酸钠等等，使钢铁表面生成一层致密的四氧化三铁，用来防止或减慢钢铁的锈蚀，例如枪械、锯条等表面的发蓝、发黑。

天然的磁铁矿是炼铁的原料。四氧化三铁主要用于制底漆和面漆，它硬度很大，可以作磨料。特制的纯净四氧化三铁用来作录音磁带和电讯器材的原材料。四氧化三铁还可做颜料和抛光剂。

四氧化三铁

Fe3O4磁性材料制备的探究

1.Fe3O4 超细粉分散体系制备

将FeSO4〃7H2O 和FeCl3〃6H2O 的样品按1：2 的摩尔比溶解于蒸

馏水中后置于水浴中, 同时滴加6 mol/L的NaOH 溶液并用搅拌器搅拌以生成Fe3O4超细粉; 然后用高氯酸将溶液的pH 值调节至适当值后

得到Fe3O4 超细粉分散体系。

实验部分：称取5.40g六水合氯化铁，加入200ml蒸馏水中，溶解待用；

称取2.92g七水合硫酸亚铁，加入200ml蒸馏水中，溶解待用； 在烧杯中混合两种溶液，在搅拌下加入6mol/L NaOH溶液，产生Fe3O4细粉，再加入高氯酸调节pH得到Fe3O4超细粉分散体系。

探究部分：氢氧化钠的滴加速度对细粉生成的影响（参考数值10ml/min）；反应温度对实验的影响(参考数值30℃)；高氯酸调节pH对实验的影响（参考数值pH=5～6）。

可行性分析：采用共沉淀的方法制备四氧化三铁，两种溶液在配置时会有一定的酸性，缓慢地加入氢氧化钠并不停地搅拌，可以按比例产生四氧化三铁沉淀粉末，加入高氯酸调节pH形成分散体系。NaOH 的浓度对分散体系没有太大的影响, 可直接通过改变反应体系的浓度, 控制反应及成核的速率。

2.Fe3O4超细粉分散体系的表面改性

将一定量的表面改性剂加入Fe3O4 超细粉分散体系中, 剧烈搅拌,

并在适当的水浴温度下反应一段时间后, 将所得的超细粉分散体系

经过滤、风干、研磨后得到改性粉体。

表面改性剂的选取：可选用钛酸酯偶联剂（丁醇溶剂）。

探究部分：偶联剂用量（参考值2%）；反应时间（参考值20min）；反应温度（参考值50℃）。

可行性分析：图1 给出几种改性剂的改性粉体的平均粒径。结合亲油性实验的定性结论和图1 结果可以看出, 亲油性及分散性均较好的月桂酸钠改性剂改性效果较优, 但颗粒的粒径有较大幅度的增长; 甲基丙烯酸未改变Fe3O4 超细粉的亲水性; 钛酸酯偶联剂( 丁醇作为

溶剂) 的亲油性、分散性均产生了一定的变化, 并且粒径几乎没有增长,

故选用钛酸酯偶联剂作为最优改性剂进一步研究。

转载请注明出处范文大全网 » 高温分解法制备不同形貌四氧化三铁及其磁性能研究