专利摘要

一种针状纳米铁酸锌粉体的制备方法，按以下步骤进行：(1)在搅拌条件下向水中依次加入添加剂、乙醇、水杨酸钠、可溶性淀粉和碳酰胺，继续搅拌均匀；(2)在搅拌条件下向反应溶液中滴加柠檬酸锌溶液，然后滴加醋酸亚铁溶液，获得前驱体悬浊液；(3)将前驱体悬浊液超声分散后过滤分；固相水洗后加热至400～500℃。本发明的方法获得的针状纳米铁酸锌粉体分散性好，不容易团聚，而且制备方法简捷，绿色环保。

权利要求

1.一种针状纳米铁酸锌粉体的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)在搅拌条件下向水中依次加入添加剂、乙醇、水杨酸钠、可溶性淀粉和碳酰胺，继续搅拌均匀制成反应溶液；其中添加剂为水质量的0.03～0.08％，乙醇为水质量的5～20％，水杨酸钠为水质量的3～11％，可溶性淀粉为水质量的4～12％，碳酰胺为水质量的3～16％；

(2)在搅拌条件下向反应溶液中滴加柠檬酸锌溶液，在2～6min滴加完毕，然后继续在搅拌条件下滴加醋酸亚铁溶液，滴加完成后获得前驱体悬浊液；

(3)在静置条件下将前驱体悬浊液超声分散5～18min，然后过滤分离出固相；将固相水洗至洗液为中性，然后加热至400～500℃，获得针状纳米铁酸锌粉体；其中加热时控制升温速度15～19℃/min。

2.根据权利要求1所述的一种针状纳米铁酸锌粉体的制备方法，其特征在于步骤(1)中，添加剂为谷氨酸钠和烯丙基聚氧乙烯醚的混合物，其中谷氨酸钠占添加剂总质量的19～34％。

3.根据权利要求1所述的一种针状纳米铁酸锌粉体的制备方法，其特征在于步骤(1)中，搅拌速度900～1200rpm，继续搅拌的时间为2～8min。

4.根据权利要求1所述的一种针状纳米铁酸锌粉体的制备方法，其特征在于步骤(2)中，柠檬酸锌溶液的浓度0.2～0.6M，柠檬酸锌溶液的加入量以反应溶液中碳酰胺与柠檬酸锌的摩尔比为3～6；醋酸亚铁溶液的浓度0.2～0.8M，醋酸亚铁的加入量按全部物料中柠檬酸锌与醋酸亚铁的摩尔比为0.5。

5.根据权利要求1所述的一种针状纳米铁酸锌粉体的制备方法，其特征在于步骤(2)中，搅拌时的搅拌速度1200～1800rpm。

6.根据权利要求1所述的一种针状纳米铁酸锌粉体的制备方法，其特征在于步骤(3)中，加热是采用微波加热。

7.根据权利要求1所述的一种针状纳米铁酸锌粉体的制备方法，其特征在于所述的针状纳米铁酸锌粉体的平均粒度12～30nm，平均长度1～4μm。

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种针状纳米铁酸锌粉体的制备方法。

背景技术

纳米铁酸锌(ZnFe2O4)是一种重要的功能材料，近年来被广泛用于环境材料、磁性材料、新能源材料等领域。目前，制备纳米铁酸锌的方法有共沉淀法、固相法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、模板法、静电纺丝法等。公开号CN101525156A的专利公开了一种纳米铁酸锌的制备方法，包括以下步骤：在常温常压下，将铁盐、锌盐和环糊精溶液混合均匀，磁力搅拌后过滤，将产物在50～150℃下干燥10～48h，干燥后产物于500～900℃下高温焙烧1～5h，虽然制备方法简单，但是制备出的粉体容易团聚。公开号CN109090139A的专利公开了一种抗菌纳米铁酸锌材料的制备方法及其应用，采用在室温条件下采用简单的共沉淀法制备铁酸锌纳米粒子，虽然方法简单，但是制备出的粉体也存在容易团聚，粒度较大的问题。公开号CN110339813A的专利公开了一种用于空气净化的纳米复合磁性材料及制备方法，虽然也能制备出纳米铁酸锌，但是制备过程很复杂。公开号CN110198783A的专利公开了铁酸锌催化剂的制备方法，通过使锌前体溶液与碱性溶液接触来得到第一沉淀物，通过铁前体溶液添加至第一沉淀物来得到第二沉淀物，然后通过干燥和烧制等过程制备，虽然也能制备出铁酸锌粉体，但是过程繁琐，所得粉体的粒度较大，容易团聚，活性不高。公开号CN109806876A的专利公开了一种磁性铁酸锌/石墨烯纳米复合光催化剂及其制备方法与应用，其铁酸锌的制备方法是采用二乙二醇作为溶剂，以聚乙二醇为形貌控制剂，十二烷基硫酸钠为分散剂，利用乙酸钠水解提供碱性条件，使得铁酸锌在石墨烯表面均匀地成核生长，制备出的铁酸锌分散性较好，但是石墨烯价格贵，制约了其广泛应用。公开号CN109455766A的专利公开了一种超细铁酸锌纳米颗粒及其制备方法和气敏应用，其铁酸锌的制备方法是首先称取六水合硝酸锌、九水合硝酸铁与乙醇溶液混合，待上述混合物混合均匀后，向混合溶液中滴加氨水，调节溶液pH，搅拌水浴超声10～60min，然后将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，放置在150～230℃的烘箱中反应12h，离心干燥等过程；虽然也能制得铁酸锌纳米颗粒，但是过程很繁琐，需要时间很长。

根据众多研究报道，形貌是影响纳米ZnFe2O4的光催化性能、杀菌性能、磁学性能、吸附性能等方面的重要影响因素，其中针状的纳米铁酸锌在环境净化及催化领域具有优异的性能；目前针状且分散性好的纳米铁酸锌低成本制备方法少见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种针状纳米铁酸锌粉体的制备方法，通过配制多组分反应溶液，并滴加锌源和铁源的方式，通过简单工艺制成分散性好，不容易团聚的针状铁酸锌粉体。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、在搅拌条件下向水中依次加入添加剂、乙醇、水杨酸钠、可溶性淀粉和碳酰胺，继续搅拌均匀制成反应溶液；其中添加剂为水质量的0.03～0.08％，乙醇为水质量的5～20％，水杨酸钠为水质量的3～11％，可溶性淀粉为水质量的4～12％，碳酰胺为水质量的3～16％；

2、在搅拌条件下向反应溶液中滴加柠檬酸锌溶液，在2～6min滴加完毕，然后继续在搅拌条件下滴加醋酸亚铁溶液，滴加完成后获得前驱体悬浊液；

3、在静置条件下将前驱体悬浊液超声分散5～18min，然后过滤分离出固相；将固相水洗至洗液为中性，然后加热至400～500℃，获得针状纳米铁酸锌粉体；其中加热时控制升温速度15～19℃/min。

上述的步骤1中，添加剂为谷氨酸钠和烯丙基聚氧乙烯醚的混合物，其中谷氨酸钠占添加剂总质量的19～34％。

上述的步骤1中，搅拌速度900～1200rpm，继续搅拌的时间为2～8min。

上述的步骤2中，柠檬酸锌溶液的浓度0.2～0.6M，柠檬酸锌溶液的加入量以反应溶液中碳酰胺与柠檬酸锌的摩尔比为3～6；醋酸亚铁溶液的浓度0.2～0.8M，醋酸亚铁的加入量按全部物料中柠檬酸锌与醋酸亚铁的摩尔比为0.5。

上述的步骤2中，搅拌时的搅拌速度1200～1800rpm。

上述的步骤2中，滴加柠檬酸锌溶液和醋酸亚铁溶液时，控制滴加速度10～16滴/min。

上述的步骤3中，加热是采用微波加热。

上述的针状纳米铁酸锌粉体的平均粒度12～30nm，平均长度1～4μm。

本发明的方法基于特定的添加剂成分配制成反应溶液，基于特定的锌源和铁源，通过较短的流程反应，利用添加剂调节下碳酰胺的催化作用完成铁酸锌的制备；获得的针状纳米铁酸锌粉体分散性好，不容易团聚，而且制备方法简捷，绿色环保。

具体实施方式

本发明实施例中采用的水为去离子水。

本发明实施例中采用的谷氨酸钠、烯丙基聚氧乙烯醚、乙醇、水杨酸钠、可溶性淀粉和碳酰胺(尿素)为市购分析纯试剂。

本发明实施例中采用的柠檬酸锌溶液和醋酸亚铁溶液为市购分析纯试剂与水配制。

本发明实施例中超声分散时的超声频率28kHz。

本发明实施例中水洗是将水浸没固相后抽滤，反复进行三次。

本发明实施例中滴加柠檬酸锌溶液和醋酸亚铁溶液时，控制滴加速度10～16滴/min

下面的实施例只是用于详细说明本发明，并不以任何方式限制发明的保护范围。

实施例1

在搅拌速度900rpm条件下向水(100g)中依次加入添加剂、乙醇、水杨酸钠、可溶性淀粉和碳酰胺，继续搅拌2min制成反应溶液；其中添加剂为水质量的0.03％，乙醇为水质量的5％，水杨酸钠为水质量的3％，可溶性淀粉为水质量的4％，碳酰胺为水质量的3.6％；添加剂为谷氨酸钠和烯丙基聚氧乙烯醚的混合物，其中谷氨酸钠占添加剂总质量的19％；

在搅拌速度1200rpm条件下向反应溶液中滴加柠檬酸锌溶液，在2min滴加完毕，然后继续在搅拌条件下滴加醋酸亚铁溶液，滴加完成后获得前驱体悬浊液；柠檬酸锌溶液的浓度0.2M，柠檬酸锌溶液的加入量以反应溶液中碳酰胺与柠檬酸锌的摩尔比为3；醋酸亚铁溶液的浓度0.2M，醋酸亚铁的加入量按全部物料中柠檬酸锌与醋酸亚铁的摩尔比为0.5；

在静置条件下将前驱体悬浊液超声分散5min，然后过滤分离出固相；将固相水洗至洗液为中性，然后微波加热至400℃，获得针状纳米铁酸锌粉体；其中加热时控制升温速度15℃/min；

针状纳米铁酸锌粉体的平均粒度12nm，平均长度1μm。

实施例2

方法同实施例1，不同点在于：

(1)在搅拌速度1100rpm条件下向水中依次加入添加剂、乙醇、水杨酸钠、可溶性淀粉和碳酰胺，继续搅拌4min制成反应溶液；其中添加剂为水质量的0.04％，乙醇为水质量的10％，水杨酸钠为水质量的6％，可溶性淀粉为水质量的9％，碳酰胺为水质量的7.5％；添加剂为谷氨酸钠和烯丙基聚氧乙烯醚的混合物，其中谷氨酸钠占添加剂总质量的34％；

(2)在搅拌速度1400rpm条件下向反应溶液中滴加柠檬酸锌溶液，在4min滴加完毕；柠檬酸锌溶液的浓度0.4M，柠檬酸锌溶液的加入量以反应溶液中碳酰胺与柠檬酸锌的摩尔比为4；醋酸亚铁溶液的浓度0.4M；

(3)超声分散10min；微波加热至420℃，加热时升温速度16℃/min；

(4)针状纳米铁酸锌粉体的平均粒度18nm，平均长度2μm。

实施例3

方法同实施例1，不同点在于：

(1)在搅拌速度1000rpm条件下向水中依次加入添加剂、乙醇、水杨酸钠、可溶性淀粉和碳酰胺，继续搅拌5min制成反应溶液；其中添加剂为水质量的0.06％，乙醇为水质量的15％，水杨酸钠为水质量的8％，可溶性淀粉为水质量的6％，碳酰胺为水质量的16％；添加剂为谷氨酸钠和烯丙基聚氧乙烯醚的混合物，其中谷氨酸钠占添加剂总质量的23％；

(2)在搅拌速度1600rpm条件下向反应溶液中滴加柠檬酸锌溶液，在5min滴加完毕；柠檬酸锌溶液的浓度0.6M，柠檬酸锌溶液的加入量以反应溶液中碳酰胺与柠檬酸锌的摩尔比为5；醋酸亚铁溶液的浓度0.6M；

(3)超声分散16min；微波加热至460℃，加热时升温速度18℃/min；

(4)针状纳米铁酸锌粉体的平均粒度21nm，平均长度3μm。

实施例4

方法同实施例1，不同点在于：

(1)在搅拌速度1200rpm条件下向水中依次加入添加剂、乙醇、水杨酸钠、可溶性淀粉和碳酰胺，继续搅拌8min制成反应溶液；其中添加剂为水质量的0.08％，乙醇为水质量的20％，水杨酸钠为水质量的11％，可溶性淀粉为水质量的12％，碳酰胺为水质量的7.2％；添加剂为谷氨酸钠和烯丙基聚氧乙烯醚的混合物，其中谷氨酸钠占添加剂总质量的28％；

(2)在搅拌速度1800rpm条件下向反应溶液中滴加柠檬酸锌溶液，在6min滴加完毕；柠檬酸锌溶液的浓度0.5M，柠檬酸锌溶液的加入量以反应溶液中碳酰胺与柠檬酸锌的摩尔比为6；醋酸亚铁溶液的浓度0.8M；

(3)超声分散18min；微波加热至500℃，加热时升温速度19℃/min；

(4)针状纳米铁酸锌粉体的平均粒度30nm，平均长度4μm。

一种针状纳米铁酸锌粉体的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。