一种纳米γ-Fe2O3及其制备方法

本发明属于磁性纳米颗粒制备，具体涉及一种纳米γ-fe2o3及其制备方法。

背景技术：

1、γ-fe2o3磁性纳米颗粒，为棕色或棕黑色，具有优异的磁性、分散性和稳定性、安全环保无污染、磁共振成像对比增强效果佳、可广泛应用于纳米探针构建、磁共振造影与分子影像、磁热疗、药物载体及靶向诊疗一体化研究等。

2、目前人们对于纳米γ-fe2o3的制备已经有了一定的研究，如公开号cn107572597a的中国发明专利中利用fe(no3)3·9h2o与l-酒石酸通过水相反应得到红褐色粘稠液体，红褐色粘稠液体放入鼓风箱中干燥得到灰绿色固体粉末，灰绿色固体粉末再放入马弗炉再焙烧得到γ-fe2o3纳米粒子。但该方法需在马弗炉上高温焙烧，反应条件为高温，对能源消耗大。在文献《peculiarporousα-fe2o3,γ-fe2o3andfe3o4nanospheres:facilesynthesisandelectromagneticproperties》中，作者wuh等人将d-葡萄糖和金属源共溶于蒸馏水中，置于高压釜后，又经过水热处理后得到α-fe2o3，并将合成产物在不同的气氛中进行加热分解。研究表明合成后的产物在350℃、ar或h2气氛中以2℃·min-1的升温速率从室温升至350℃煅烧2.5h，分别得到了多孔α-fe2o3、γ-fe2o3和fe3o4纳米球。但该制备过程前期需在高压釜中制备前驱体，而后又需在特定的气氛中经过高温的煅烧才能制备得到γ-fe2o3，同样需要在高温高压下反应制备。在文献《preparationandvisible-lightphotocatalyticactivityofα-fe2o3/γ-fe2o3magneticheterophasephotocatalyst》中，作者zhiweiwei等人以fe2so4·7h2o为铁源，与(nh4)2c2o4·h2o反应制备黄色草酸亚铁前驱体，将草酸亚铁前驱体在550℃的空气氛围中进行热分解2h生α-fe2o3，而后将所得的α-fe2o3与peg1000进行不同质量比的混合，研究表明，当α-fe2o3与peg1000的质量比为1:2且在400℃的氩气中进行热分解处理30min，将得到完全的γ-fe2o3，而当α-fe2o3与peg1000的质量比为1:1，且在450℃的空气中加热进行热处理20min即可得到α-fe2o3与γ-fe2o3的混合物。但该制备过程前期需制备α-fe2o3作为前驱体，而后又需与peg进行特定的质量比，且需在特定的气氛中经过高温的煅烧才能制备得到γ-fe2o3，制备过程较为复杂，不仅制备周期长，且需要在高温下进行热分解反应制备，耗能高。

3、综上，目前现有技术中γ-fe2o3制备工艺中普遍存在需要高温煅烧才能得到目标产物，能耗大，不利于γ-fe2o3工业化扩大生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纳米γ-fe2o3及其制备方法，本发明提供的制备方法反应条件温和，只需在常温常压下，不需经过高压釜或高温煅烧便可得到目标产物；且目标产物纳米γ-fe2o3的收率高。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种纳米γ-fe2o3的制备方法，包括以下步骤：

4、将草酸亚铁和过氧化氢水溶液混合进行氧化反应，得到氧化反应料液；

5、将所述氧化反应料液和碱性溶液混合后陈化，得到所述纳米γ-fe2o3；所述碱性溶液包括碱金属氢氧化物、有机分散剂和水。

6、优选的，所述过氧化氢和草酸亚铁的摩尔比为0.01～0.03:0.007。

7、优选的，所述碱金属氢氧化物包括koh和/或naoh。

8、优选的，所述碱金属氢氧化物与草酸亚铁的摩尔比为0.014～0.07:0.007。

9、优选的，所述有机分散剂包括乙醇、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮和n,n-二乙基乙酰胺中的一种或多种。

10、优选的，所述碱性溶液由碱金属氢氧化物水溶液和有机分散剂混合得到；所述碱金属氢氧化物水溶液的摩尔浓度为1～5mol/l，所述有机分散剂和碱金属氢氧化物水溶液的体积比为(0～2):1，且不为0。

11、优选的，所述陈化的温度为20～80℃，时间为1～2h。

12、优选的，所述陈化后得到碱性反应料液；所述陈化后还包括：将所述碱性反应料液依次进行固液分离、水洗和干燥，得到所述纳米γ-fe2o3；所述干燥的温度为60～80℃，时间为2～4h。

13、优选的，所述过氧化氢水溶液的摩尔浓度为0.01～3mol/l。

14、本发明提供了上述技术方案所述的纳米γ-fe2o3，所述纳米γ-fe2o3的形貌为纳米颗粒或纳米棒；γ-fe2o3纳米颗粒的粒径为5～20nm；γ-fe2o3纳米棒的长为100～200nm，直径为10～20nm。

15、本发明提供了一种纳米γ-fe2o3的制备方法，包括以下步骤：将草酸亚铁和过氧化氢水溶液混合进行氧化反应，得到氧化反应料液；将所述氧化反应料液和碱性溶液混合后陈化，得到所述纳米γ-fe2o3；所述碱性溶液包括碱金属氢氧化物、有机分散剂和水。本发明提供的制备方法首先将草酸亚铁和过氧化氢水溶液混合，提高溶液的电位，为草酸亚铁提供氧化环境，将二价铁氧化为三价铁；然后将得到的氧化反应料液再与含有碱金属氢氧化物的碱性溶液混合，提高溶液体系的ph，通过陈化过程得到γ-fe2o3。本发明提供的制备方法无需高温煅烧，只需在常温常压下，通过简单的液相反应便可得到纳米γ-fe2o3，且得到的目标产物纳米γ-fe2o3的收率高。

技术特征：

1.一种纳米γ-fe2o3的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过氧化氢和草酸亚铁的摩尔比为0.01～0.03:0.007。

3.根据权利要求1或所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属氢氧化物包括koh和/或naoh。

4.根据权利要求1或3或所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属氢氧化物与草酸亚铁的摩尔比为0.014～0.07:0.007。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机分散剂包括乙醇、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮和n,n-二乙基乙酰胺中的一种或多种。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液由碱金属氢氧化物水溶液和有机分散剂混合得到；所述碱金属氢氧化物水溶液的摩尔浓度为1～5mol/l，所述有机分散剂和碱金属氢氧化物水溶液的体积比为(0～2):1，且不为0。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陈化的温度为20～80℃，时间为1～2h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陈化后得到碱性反应料液；所述陈化后还包括：将所述碱性反应料液依次进行固液分离、水洗和干燥，得到所述纳米γ-fe2o3；所述干燥的温度为60～80℃，时间为2～4h。

9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述过氧化氢水溶液的摩尔浓度为0.01～3mol/l。

10.权利要求1～9任一项所述的纳米γ-fe2o3，其特征在于，所述纳米γ-fe2o3的形貌为纳米颗粒或纳米棒；γ-fe2o3纳米颗粒的粒径为5～20nm；γ-fe2o3纳米棒的长为100～200nm，直径为10～20nm。

技术总结
本发明属于磁性纳米颗粒制备技术领域，具体涉及一种纳米γ‑Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;及其制备方法。本发明将草酸亚铁和过氧化氢水溶液混合进行氧化反应，得到的氧化反应料液和碱性溶液混合后陈化，得到所述纳米γ‑Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;；所述碱性溶液包括碱金属氢氧化物、有机分散剂和水。本发明提供的制备方法基于溶液电位‑pH关系图原理，在特定电位和pH水溶液体系下获得Fe元素稳定存在的形态γ‑Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;。本发明提供的制备方法无需高温煅烧，只需在常温常压下，通过简单的液相反应便可得到纳米γ‑Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;，且得到的目标产物纳米γ‑Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的收率高。

技术研发人员：吴鉴,刘琪,唐飞龙,姚耀春,陈秀敏,易云虎,孙洪飞,蒋文龙,徐宝强,杨斌,刘大春,田阳,李一夫,杨佳
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15