一種w型鋇鐵氧體的製備方法
2023-05-04 02:12:11 1
專利名稱：一種w型鋇鐵氧體的製備方法
一種W型鋇鐵氧體的製備方法技術方案
本發明屬於磁性材料技術領域，涉及一種磁性粉體BaCo2Fe16O27及其製備方法，特別涉及一種W型鋇鐵氧體的製備方法。
背景技術：
W型六角鋇鐵氧體是一種優良的磁性材料，在磁記錄、吸波技術、生物醫藥和催化技術上有著廣泛的應用。近年來，對磁鉛石型鐵氧體中W型鋇鐵氧體的研究主要集中在三個方面一、離子摻雜的研究。通過對不同離子的取代及其摻雜，改變磁矩大小，從而調節六角鐵氧體的磁晶各向異性與飽和磁化強度(z. ff. Li, a Y. P ffu, G. Q.Lin, Doping effect on complex permeability and permittivity for W-type bariumferrite composites, Journal of applied physics, 2007，Vol. 102，p083908) ;二、與其他材料複合，以得到同時具有鋇鐵氧和其它材料所具有的磁性特徵的複合材料。通過改變複合材料與鋇鐵氧體的相對含量，以調節複合材料的飽和磁化強度和矯頑力等性能(Y.Masubuchi, R. Saito, S. Kikkawa, Magnetoplumbite and W-type barium ferrites asmagnetic mixture with hematite, Journal of the Ceramic Society of Japan, 2009，Vol. 117，p82);三、顆粒形貌異型化。將鐵氧體的形貌由三維向二維甚至一維方向發展，從而獲得由顆粒形貌所決定的具有不同形狀各向異性的鐵氧體(L. Trif, G. Tolnai, I.Sajo, E. Kalman, Preparation and characterization of hexagonal ff-type bariumferrite nanoparticles, Prograss in Colloid Polymer Science, 2008, Vol. 135,p38)。W型鋇鐵氧體的常用製備方法主要有以下幾種。一、溶膠-凝膠法。首先將金屬有機物或無機化合物溶解於有機溶劑中，通過加入蒸餾水使其水解、聚合，形成溶膠，再採用適當的方法使之形成凝膠，並在真空狀態下低溫乾燥，得到疏鬆的幹凝膠，再做高溫焙燒處理，即可得到納米級氧化物粉末。該方法原料容易獲得，工藝簡單，反應周期短，產物粒徑小且分布均勻。但成本較高，不適宜工業化生產(X. Huang, J. Chen, L. Wang, q. Zhang,Electromagnetic and microwave absorption properties of ff-type barium ferritedoped with Gd3+, Rare Metals, 2011, Vol. 30, p44)。二、化學共沉澱法。化學共沉澱法是指在包含兩種或兩種以上金屬離子的可溶性鹽中，加入適當沉澱劑，將金屬離子均勻沉澱或結晶出來，再將沉澱物脫水或熱分解而製得鐵氧體微粉。此法工藝簡單、經濟、易於工業化生產。但是沉澱過程不均勻易造成粒子間的團聚，使燒結後形成較大的顆粒(M.J.Iqbal, R. A. Khan, Enhancement of electrical and dielectric properties of Crdoped BaZn2 ff-type hexaferrite for potential applications in high frequencydevices, Journal of alloys and compounds, 2009，Vol. 478，p847)。三、機械球磨法。機械球磨法是利用球磨的作用來促使反應物之間發生物理和化學反應形成化合物的方法。此法的優點是工藝流程簡單，化學成分易於控制，有效地降低合成溫度，缺點是耗能大，反應時間長，容易引入雜質，對設備要求極高，在粉磨過程中，需要合理選擇研磨介質並控制、球料比、研磨時間和合適的入料粒度(N. C. Xuj J. Song，L X. Wang, J. L ShenjQ. T. Zhang, Preparation and electromagnetic properties of Dy doped W-Type BaNiferrite, Chinese Journal Rare Metals, 2010，Vol. 34，p307) 四、微乳液法。在油包水微乳液中(X. Huang, J. Zhang, H. Wang, et al，Er3+-substituted W-type bariumferrite preparation and electromagnetic properties, Journal of Rare Earths,2010，28，p940)。基於W型鋇鐵氧體的研究現狀，提出一種簡單、低成本的W型鋇鐵氧體的製備方法，對於提高W型鋇鐵氧體的性能及拓展其應用，具有重要的實際意義。
發明內容
本發明的目的，是提供一種W型鋇鐵氧體的製備方法，該方法為化學沉澱-局部規整法，同時將此法與高溫助溶劑Bi2O3相結合，通過控制Bi2O3的添加量，在較低溫度下得到純相W型鐵氧體。此法工藝流程簡單，操作簡單，原料來源廣泛，成本低廉，易於工業化生產。採用的技術方案是
一種W型鋇鐵氧體的製備方法，包括下述工藝步驟
I)、原料的配製
按摩爾比Fe3+/Ba2+為15. 2，摩爾比C032_/ (Ba2++Co2+)為I. 2分別稱取一定量的鋇鹽、鈷鹽、a -FeOOH, Na2CO3,將稱取的鋇鹽和鈷鹽溶於水，配置成混合水溶液，稱取的碳酸鈉配製成溶液。2)、前驅體的製備
(1)將鋇鹽和鈷鹽混合溶液倒入反應器中，均勻攪拌後加入一定量的a-FeOOH粉末，控制反應器溫度在20-80°C範圍內，連續攪拌，同時將Na2CO3溶液以一定的速度滴加到反應器中；
(2)滴加完畢後，將得到的產物靜置12-24小時；
(3)對靜置的產物進行抽濾，反覆水洗至中性(pH=6.5-7. 5)，將濾餅於60-80°C乾燥，得到前驅體；
3)、磁性粉體的製備
將前驅體與適量Bi2O3相互混勻後放入馬弗爐中於350 °C預燒4小時後，再於1050-1300°C下焙燒4小時；焙燒完後，經研磨得到鋇鐵氧體粉體。本發明通過調節Bi2O3的添加量和焙燒溫度來達到調節BaCo2Fe16O27的靜磁性能，同時可以通過燒結溫度來調節BaCo2Fe16O27的形貌。本發明的優點在於
1、利用針狀的FeOOH為模板，製備片狀W型鋇鐵氧體BaCo2Fe16O27；
2、通過控制Bi2O3的添加量，可以在不同焙燒溫度下得到純相BaCo2Fe16O27鐵氧體磁粉，以達到對其靜磁性能和/或電磁性能的調節；
3、熱處理溫度明顯低於傳統的固相反應工藝，熱處理時間也顯著縮短；第四；工藝穩定，原料來源廣泛，成本低廉，易於工業化生產。
圖I實施例1、2、3產物XRD譜圖。圖2實施例I產物SEM圖。圖3實施例I產物磁滯回線圖。圖4實施例2產物SEM圖。圖5實施例2產物磁滯回線圖。
圖6實施例3產物SEM圖。圖7實施例3產物磁滯回線圖。
具體實施例方式實施例I
一種W型鋇鐵氧體的製備方法，包括下述工藝步驟
按金屬元素摩爾比Ba:Co:Fe =1:2:15. 2,分別稱取a -FeOOH、氯化鋇、氯化鈷，再分別裝入燒杯加入蒸餾水配成溶液，然後倒入置於恆溫水浴鍋的IOOOmL四口燒瓶中，設定反應溫度50°C並以300 r/min的速度電動攪拌；按摩爾比C032—/ (Ba2++Co2+) =1. 2稱取5(T60g的碳酸鈉，並用IOOml蒸餾水溶解裝入滴定漏鬥，將滴定漏鬥插入四口燒瓶中，按滴定速率10滴/min將碳酸鈉溶液滴至四口燒瓶中，滴定完，將四口燒瓶內溶液靜置24h，對靜置後的產物抽濾，反覆水洗至濾液PH值接近中性(pH=6. 5-7. 5)，然後將濾餅在60°C乾燥24h，研磨後得BaCo2Fe16O27-W型鐵氧體前軀體。將所製備的BaCo2Fe16O27-W型鐵氧體前軀體放入馬弗爐，在常溫下升溫至350°C保溫4h，然後在升溫至1300°C，保溫4h，馬弗爐自然冷卻至100°C以下以後，再開爐膛冷卻至室溫，得到焙燒產物，即得。附圖I、附圖2和附圖3為終產物的XRD圖、SEM圖和磁滯回線圖，它們說明所製得的產物雖沒有固定的形貌，但卻為BaCo2Fe16O27純相，同時所得BaCo2Fe16O27的矯頑力(He)為128. 320e,比飽和磁化強度(Ms)為 70. 742 emu/g。實施例2
按實施例I的步驟，但將質量比為前驅體質量30%的Bi2O3與其相互混勻後再放入馬弗爐中焙燒，同時焙燒溫度改為1150°C。 附圖I、附圖4和附圖5為終產物的XRD圖、SEM圖和磁滯回線圖，它們說明所製得的產物雖無固定的形貌，但卻為BaCo2Fe16O27純相，同時所得BaCo2Fe16O27的矯頑力(He)為181. 320e,比飽和磁化強度(Ms)為 16. 686emu/g。實施例3
按實施例I的步驟，但將質量比為前驅體質量40%的Bi2O3與其相互混勻後再放入馬弗爐中焙燒，同時焙燒溫度改為1050°C。附圖I、附圖6和附圖7為終產物的XRD圖、SEM圖和磁滯回線圖，它們說明所製得的產物雖無固定的形貌，但卻為BaCo2Fe16O27純相，同時所得BaCo2Fe16O27的矯頑力(He)為676. 38 Oe,比飽和磁化強度(Ms)為42. 271 emu/g ;與實施例I和實施例2相比較，說明可以通過調節Bi2O3的添加量和焙燒溫度來達到調節BaCo2Fe16O27的靜磁性能，同時可以通過燒結溫度來調節BaCo2Fe16O27的形貌。
權利要求
1.一種W型鋇鐵氧體的製備方法，其特徵在於，包括下述工藝步驟 .1)、原料的配製 按摩爾比Fe3+/Ba2+為15. 2，摩爾比C032_/ (Ba2++Co2+)為I. 2分別稱取一定量的鋇鹽、鈷鹽、a -FeOOH, Na2CO3,將稱取的鋇鹽和鈷鹽溶於水，配置成混合水溶液，稱取的碳酸鈉配製成溶液； .2)、前驅體的製備 (1)將鋇鹽和鈷鹽混合溶液倒入反應器中，均勻攪拌後加入一定量的a-FeOOH粉末，控制反應器溫度在20-80°C範圍內，連續攪拌，同時將Na2CO3溶液以一定的速度滴加到反應器中； (2)滴加完畢後，將得到的產物靜置12-24小時； (3)對靜置的產物進行抽濾，反覆水洗直中性pH=6.5-7. 5，將濾餅於60-80°C乾燥，得到前驅體； 3)、磁性粉體的製備 將前驅體與適量Bi2O3相互混勻後放入馬弗爐中於350 °C預燒4小時後，再於.1050-1300°C下焙燒4小時；焙燒完後，經研磨得到鋇鐵氧體粉體。
2.根據權利要求I所述的一種W型鋇鐵氧體的製備方法，其特徵在於，包括下述工藝步驟 按金屬元素摩爾比Ba:Co:Fe =1:2:15. 2,分別稱取a -FeOOH、氯化鋇、氯化鈷，再分別裝入燒杯加入蒸餾水配成溶液，然後倒入置於恆溫水浴鍋的IOOOmL四口燒瓶中，設定反應溫度50°C並以300 r/min的速度電動攪拌；按摩爾比C032—/ (Ba2++Co2+) =1. 2稱取5(T60g的碳酸鈉，並用IOOml蒸餾水溶解裝入滴定漏鬥，將滴定漏鬥插入四口燒瓶中，按滴定速率.10滴/min將碳酸鈉溶液滴至四口燒瓶中，滴定完，將四口燒瓶內溶液靜置24h，對靜置後的產物抽濾，反覆水洗至濾液PH值接近中性(pH=6. 5-7. 5)，然後將濾餅在60°C乾燥24h，研磨後得BaCo2Fe16O27-W型鐵氧體前軀體； 將所製備的BaCo2Fe16O27-W型鐵氧體前軀體放入馬弗爐，在常溫下升溫至350°C保溫.4h,然後在升溫至1300°C，保溫4h，馬弗爐自然冷卻至100°C以下以後，再開爐膛冷卻至室溫，得到焙燒產物，為BaCo2Fe16O27純相，同時所得BaCo2Fe16O27的矯頑力為128. 320e,比飽和磁化強度為70. 742 emu/g。
3.根據權利要求2所述的一種W型鋇鐵氧體的製備方法，其特徵在於 不同的反應條件為將質量比為前驅體質量30%的Bi2O3與其相互混勻後再放入馬弗爐中焙燒，同時焙燒溫度改為1150°C，所製得的產物無固定的形貌，但卻為BaCo2Fe16O27純相，同時所得BaCo2Fe16O27的矯頑力為181. 320e,比飽和磁化強度為16. 686emu/g。
4.根據權利要求2所述的一種W型鋇鐵氧體的製備方法，其特徵在於 不同的反應條件為將質量比為前驅體質量40%的Bi2O3與其相互混勻後再放入馬弗爐中焙燒，同時焙燒溫度改為1050°C，所製得的產物無固定的形貌，但卻為BaCo2Fe16O27純相，同時所得BaCo2Fe16O27的矯頑力為676. 38 Oe,比飽和磁化強度為42. 271emu/g。
全文摘要
本發明提供了一種W型鋇鐵氧體BaCo2Fe16O27的製備方法，該方法為化學沉澱-局部規整法。該方法是將具有一維針狀形貌的α-FeOOH加入到可溶性的鋇鹽和鈷鹽的混合鹽溶液中，攪拌均勻後向其中滴加適量的Na2CO3沉澱劑，製得前驅體；前驅體經高溫焙燒後即可得到BaCo2Fe16O27。通過在前驅體中添加適量的助溶劑Bi2O3可降低BaCo2Fe16O27的的生成溫度。該方法工藝簡單，原料來源廣泛，性能穩定，成本較低，重複性好，適宜工業化生產。
文檔編號C04B35/622GK102643082SQ201210054210
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者孫杰, 孟錦宏, 徐洋洋, 曹曉暉, 葛如震 申請人:瀋陽理工大學