CN105238349A - 一种Fe3O4-ZnO纳米复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Fe3O4-ZnO纳米复合材料及其制备方法,即在Fe3O4微球上生长ZnO纳米棒,ZnO纳米棒沿Fe3O4微球球面半径方向排列生长,所述的Fe3O4微球的直径为200~500nm,ZnO的长径比为3~12;主要是通过溶剂热制备Fe3O4磁性微球,然后在Fe3O4磁性微球上通过水热工艺生长ZnO单晶纳米棒;水热过程无需任何模板和催化剂,工艺简单,产率高,且成本低廉,适合批量生产;Fe3O4微球作为核直接包覆生长ZnO纳米棒,所制备单晶ZnO纳米棒形态均一,在Fe3O4微球上包覆均匀。

Description

一种Fe3O4-ZnO纳米复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料领域,涉及一种Fe3O4-ZnO纳米复合材料及其制备方法。
背景技术
ZnO与Fe3O4是两种重要的功能材料。ZnO是直接带隙的宽禁带半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV,具有优良的物理和化学性质,可广泛应用于太阳能电池、显示器件和光电器件,以及光催化、锂离子电池负极材料、雷达波吸收材料等。半金属材料Fe3O4是一种重要的磁性纳米材料,在磁记录、磁流体、磁性分离、隐身技术、污水处理、锂离子电池、气敏传感器和生物医药等方面都重要应用。将二者制备成纳米复合材料,ZnO优异的半导体性能与Fe3O4磁性能得以有机融合,必将使它们的应用领域大大拓展,甚至目前,已经有大量的研究工作者致力于研究Fe3O4-ZnO纳米结构并取得相关的成果,如中国专利CN201310133789.3公开了一种Fe3O4/ZnO复合纳米颗粒的制备方法及其应用,该材料磁性强,磁敏感度强,具有优异的荧光性能。尽管已形成复合纳米结构,但其制备的ZnO为纳米颗粒,ZnO包裹在Fe3O4微球表面,没有实现定向生长。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足,本发明不仅提供了一种新结构的Fe3O4-ZnO纳米复合材料,同时还提供了一种直接在Fe3O4微球上生长ZnO纳米棒复合材料的方法,方法简单,适于大批量制备。
为解决上述技术问题,本发明采取的技术方案为:
一种Fe3O4-ZnO纳米复合材料,包括Fe3O4微球和生长在Fe3O4微球上的ZnO纳米棒。
具体地,包括单体,所述的单体包括Fe3O4微球和生长在Fe3O4微球上的ZnO纳米棒。
具体地,所述的Fe3O4微球的直径为200~500nm,ZnO纳米棒沿Fe3O4微球球面半径方向排列生长,ZnO纳米棒的长径比为3~20。
更具体地,所述的ZnO纳米棒的直径为30~100nm,ZnO纳米棒的长度为300~600nm。
所述的Fe3O4-ZnO纳米复合材料的方法,其特征在于,包括采用溶剂热法制备Fe3O4微球,再在Fe3O4微球上采用水热法生长ZnO纳米棒。
具体地,所述的溶剂热法制备Fe3O4微球包括:含铁化合物、络合剂及表面活性剂三者混合稀释溶解后在200℃下进行溶剂热反应,反应的产物洗涤至中性后烘干即得Fe3O4微球。
更具体地,所述的含铁化合物为FeCl3,FeCl3稀释溶解后的浓度为0.1~0.3mol/L,所述的表面活性剂为PEG10000,PEG10000稀释溶解后的浓度为0.0001~0.003mol/L,所述的络合剂为CH3COONa,CH3COONa稀释溶解后的浓度为0.5~0.7mol/L。
进一步的,含铁化合物、络合剂及表面活性剂三者混合稀释的溶剂为乙二醇。
另外,所述的在Fe3O4微球上采用水热法生长ZnO纳米棒包括:将Fe3O4微球、含锌化合物、表面活性剂混合稀释溶解后,再往混合溶液中加入强碱作为反应源在90~150℃下保温3~8h进行水热反应,反应的产物洗涤为中性并烘干即得Fe3O4-ZnO纳米复合材料。
同时,Fe3O4微球的浓度为0.01~0.1mol/L,所述的含锌化合物为Zn(CH3COO)2,Zn(CH3COO)2的浓度为0.03~0.5mol/L,所述的强碱为NaOH,NaOH与Zn(CH3COO)2的摩尔比为(NaOH):(Zn(CH3COO)2)=8~15:1。
本发明的优点为:
(1)本发明制备得到的Fe3O4-ZnO纳米复合材料是在直径为200~500nm的Fe3O4微球表面包覆着ZnO单晶纳米棒,且ZnO单晶纳米棒共球心沿Fe3O4磁性微球半径方向排列,ZnO纳米棒的直径为30~100nm,其长度为300~600nm,其长径比为3~12;从微观结构上看,Fe3O4-ZnO纳米复合物结构具有很大的比表面积,可以用作气敏传感器;从分级结构的物性融合上看,Fe3O4-ZnO纳米复合材料应既对雷达波磁分量具有良好的吸收能力,也对雷达波电分量具有良好的吸收能力,是一种优异的吸波材料;
(2)本发明在制备Fe3O4-ZnO纳米复合材料时,采用水热法在Fe3O4微球表面生长ZnO单晶纳米棒,水热过程中无需任何模板和催化剂,工艺简单,产率高,且成本低廉,适合批量生产;
(3)Fe3O4微球作为核直接包覆生长ZnO纳米棒,所制备单晶ZnO纳米棒形态均一,在Fe3O4微球上包覆均匀。
附图说明
图1为本发明中实施例1的X射线衍射(XRD,X-rayDiffraction)图谱;
图2为本发明中实施例2的XRD图谱;
图3为本发明中实施例3的XRD图谱;
图4为实施例1的扫描电子显微镜(SEM,scanningelectronmicroscopy)照片;
图5为实施例2的SEM照片;
图6为实施例3的SEM照片;
图7为本发明一种荔枝状Fe3O4-ZnO纳米复合结构典型的透射电子显微镜照片。
具体实施方式
本发明主要采用溶剂热法与水热法,通过控制反应体系中锡盐的浓度、碱盐比、反应温度、反应时间等因素获得了一种Fe3O4-ZnO纳米复合材料及制备该材料的方法,水热过程中无需任何模板和催化剂,工艺简单,产率高,且成本低廉,适合批量生产;Fe3O4微球作为核直接包覆生长ZnO纳米棒,所制备单晶ZnO纳米棒形态均一,在Fe3O4微球上包覆均匀。
图7是本发明产物Fe3O4-ZnO纳米复合材料中ZnO纳米棒的选区电子衍射照片,照片上的衍射斑点揭示该ZnO纳米棒是单晶。
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例一
以FeCl3·6H2O、CH3COONa·3H2O和PEG10000的混合物为溶质,以乙二醇为溶剂,充分搅拌,获得0.2mol/L的FeCl3·6H2O、0.65mol/L的CH3COONa·3H2O和0.00286mol/L的PEG10000的乙二醇混合溶液,取出35mL乙二醇混合溶液移入聚四氟乙烯内衬的反应釜(内衬的容积为50ml)中,将其密封置于200℃烘箱中保温8h,待反应结束后将反应产物进行离心分离处理,并用无水乙醇洗涤多次,直到滤液的pH=7,然后将所得产物置于烘箱中60℃下烘干,便得到Fe3O4微球;将Fe3O4微球、Zn(CH3COO)2·2H2O和PEG10000的混合物加入适量去离子水充分搅拌,所得混合溶液中Fe3O4微球为0.01mol/L,Zn(CH3COO)2·2H2O为0.03mol/L,PEG10000为0.001mol/L,将混合溶液超声处理15分钟后,将0.24mol/LNaOH溶液逐滴滴入到上述混合溶液后再次超声15分钟,便得到了前驱体溶液,取出35ml前驱体溶液移入聚四氟乙烯内衬的反应釜(内衬的容积为50ml)中,将其密封并置于90℃烘箱中保温8h,待反应结束后将反应产物进行离心分离,并用去离子水洗涤多次,直到滤液的pH=7,然后将所得产物置于烘箱中60℃下烘干,便得到Fe3O4-ZnO纳米复合材料。该产物的X射线衍射图谱如图1所示,扫描电子显微镜照片如图4所示;
图1说明实施例一的产物是Fe3O4-ZnO复合物,图4说明实施例一的产物具有Fe3O4-ZnO核壳结构形貌。
实施例二
以FeCl3·6H2O、CH3COONa·3H2O和PEG10000的混合物为溶质,以乙二醇为溶剂,充分搅拌,获得0.2mol/L的FeCl3·6H2O、0.65mol/L的CH3COONa·3H2O和0.00286mol/L的PEG10000的乙二醇混合溶液,取出35mL乙二醇混合溶液移入聚四氟乙烯内衬的反应釜(内衬的容积为50ml)中,将其密封置于200℃烘箱中保温8h,待反应结束后将反应产物进行离心分离处理,并用无水乙醇洗涤多次,直到滤液的pH=7,然后将所得产物置于烘箱中60℃下烘干,便得到Fe3O4微球;将Fe3O4微球、Zn(CH3COO)2·2H2O和PEG10000的混合物加入适量去离子水充分搅拌,所得混合溶液中Fe3O4微球为0.05mol/L,Zn(CH3COO)2·2H2O为0.1mol/L,PEG10000为0.001mol/L,将混合溶液超声处理15分钟后,将1.0mol/LNaOH溶液逐滴滴入到上述混合溶液后再次超声15分钟,便得到了前驱体溶液,取出35ml前驱体溶液移入聚四氟乙烯内衬的反应釜(内衬的容积为50ml)中,将其密封并置于120℃烘箱中保温16h,待反应结束后将反应产物进行离心分离,并用去离子水洗涤多次,直到滤液的pH=7,然后将所得产物置于烘箱中60℃下烘干,便得到Fe3O4-ZnO纳米复合材料。该产物的X射线衍射图谱如图1所示,扫描电子显微镜照片如图4所示;
图2说明实施例一的产物是Fe3O4-ZnO复合物,图5说明实施例一的产物具有Fe3O4-ZnO核壳结构形貌。
实施例三
以FeCl3·6H2O、CH3COONa·3H2O和PEG10000的混合物为溶质,以乙二醇为溶剂,充分搅拌,获得0.2mol/L的FeCl3·6H2O、0.65mol/L的CH3COONa·3H2O和0.00286mol/L的PEG10000的乙二醇混合溶液,取出35mL乙二醇混合溶液移入聚四氟乙烯内衬的反应釜(内衬的容积为50ml)中,将其密封置于200℃烘箱中保温8h,待反应结束后将反应产物进行离心分离处理,并用无水乙醇洗涤多次,直到滤液的pH=7,然后将所得产物置于烘箱中60℃下烘干,便得到Fe3O4微球;将Fe3O4微球、Zn(CH3COO)2·2H2O和PEG10000的混合物加入适量去离子水充分搅拌,所得混合溶液中Fe3O4微球为0.1mol/L,Zn(CH3COO)2·2H2O为0.5mol/L,PEG10000为0.001mol/L,将混合溶液超声处理15分钟后,将7.5mol/LNaOH溶液逐滴滴入到上述混合溶液后再次超声15分钟,便得到了前驱体溶液,取出35ml前驱体溶液移入聚四氟乙烯内衬的反应釜(内衬的容积为50ml)中,将其密封并置于150℃烘箱中保温32h,待反应结束后将反应产物进行离心分离,并用去离子水洗涤多次,直到滤液的pH=7,然后将所得产物置于烘箱中60℃下烘干,便得到Fe3O4-ZnO纳米复合材料。该产物的X射线衍射图谱如图1所示,扫描电子显微镜照片如图4所示;
图3说明实施例一的产物是Fe3O4-ZnO复合物,图6说明实施例一的产物具有Fe3O4-ZnO核壳结构形貌。

Claims (10)

1.一种Fe3O4-ZnO纳米复合材料,其特征在于,包括Fe3O4微球和生长在Fe3O4微球上的ZnO纳米棒。
2.如权利要求1所述的Fe3O4-ZnO纳米复合材料,其特征在于,包括单体,所述的单体包括Fe3O4微球和生长在Fe3O4微球上的ZnO纳米棒。
3.如权利要求1或2所述的Fe3O4-ZnO纳米复合材料,其特征在于,所述的Fe3O4微球的直径为200~500nm,ZnO纳米棒沿Fe3O4微球球面半径方向排列生长,ZnO纳米棒的长径比为3~20。
4.如权利要求1或2所述的Fe3O4-ZnO纳米复合材料,其特征在于,所述的ZnO纳米棒的直径为30~100nm,ZnO纳米棒的长度为300~600nm。
5.制备权利要求1、2、3或4所述的Fe3O4-ZnO纳米复合材料的方法,其特征在于,包括采用溶剂热法制备Fe3O4微球,再在Fe3O4微球上采用水热法生长ZnO纳米棒。
6.如权利要求5所述的制备Fe3O4-ZnO纳米复合材料的方法,其特征在于,所述的溶剂热法制备Fe3O4微球包括:含铁化合物、络合剂及表面活性剂三者混合稀释溶解后在200℃下进行溶剂热反应,反应的产物洗涤至中性后烘干即得Fe3O4微球。
7.如权利要求6所述的制备Fe3O4-ZnO纳米复合材料的方法,其特征在于,所述的含铁化合物为FeCl3,FeCl3稀释溶解后的浓度为0.1~0.3mol/L,所述的表面活性剂为PEG10000,PEG10000稀释溶解后的浓度为0.0001~0.003mol/L,所述的络合剂为CH3COONa,CH3COONa稀释溶解后的浓度为0.5~0.7mol/L。
8.如权利要求6所述的制备Fe3O4-ZnO纳米复合材料的方法,其特征在于,含铁化合物、络合剂及表面活性剂三者混合稀释的溶剂为乙二醇。
9.如权利要求5所述的制备Fe3O4-ZnO纳米复合材料的方法,其特征在于,所述的在Fe3O4微球上采用水热法生长ZnO纳米棒包括:将Fe3O4微球、含锌化合物、表面活性剂混合稀释溶解后,再往混合溶液中加入强碱作为反应源在90~150℃下保温3~8h进行水热反应,反应的产物洗涤为中性并烘干即得Fe3O4-ZnO纳米复合材料。
10.如权利要求9所述的制备Fe3O4-ZnO纳米复合材料的方法,其特征在于,Fe3O4微球的浓度为0.01~0.1mol/L,所述的含锌化合物为Zn(CH3COO)2,Zn(CH3COO)2的浓度为0.03~0.5mol/L,所述的强碱为NaOH,NaOH与Zn(CH3COO)2的摩尔比为(NaOH):(Zn(CH3COO)2)=8~15:1。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105948105A (zh) * 2016-05-06 2016-09-21 西北大学 一种SnO2/ZnO纳米复合材料及其制备方法
CN106495232A (zh) * 2016-11-20 2017-03-15 吉林师范大学 一种空心海胆型磁光纳米复合载药体系及其制备方法
CN107715889A (zh) * 2017-09-12 2018-02-23 安徽大学 一种磁性Fe3O4/ZnO纳米复合光催化材料及其制备方法
CN109675100A (zh) * 2019-01-31 2019-04-26 济南大学 聚乳酸-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料及应用
CN110357144A (zh) * 2019-08-23 2019-10-22 中国科学院兰州化学物理研究所 一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂及其制备方法和吸波材料
CN110702759A (zh) * 2019-10-08 2020-01-17 西北大学 一种检测甲胎蛋白的zif-8复合材料电化学免疫传感器及其制备方法和应用
CN112226203A (zh) * 2020-09-27 2021-01-15 山东大学 一种中空微球核壳结构吸波材料及其制备方法、应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103194222A (zh) * 2013-04-18 2013-07-10 扬州大学 Fe3O4/ZnO复合纳米颗粒的制备方法及其应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103194222A (zh) * 2013-04-18 2013-07-10 扬州大学 Fe3O4/ZnO复合纳米颗粒的制备方法及其应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MICHAL MACHOVSKY,等: "Microwave assisted synthesis of nanostructured Fe3O4/ZnO microparticles", 《MATERIALS LETTERS》 *
WENDA WANG,等: "Growth mechanism of ZnO nanorod/Fe3O4 nanoparticle composites and their photocatalytic properties", 《PHYSICA E》 *
XIAOFANG BIAN,等: "Functional Hierarchical Nanocomposites Based on ZnO Nanowire and Magnetic Nanoparticle as Highly Active Recyclable Photocatalysts", 《THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C》 *
陶新永,等: "PEG辅助氧化锌纳米棒的水热法制备", 《化学学报》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105948105A (zh) * 2016-05-06 2016-09-21 西北大学 一种SnO2/ZnO纳米复合材料及其制备方法
CN106495232A (zh) * 2016-11-20 2017-03-15 吉林师范大学 一种空心海胆型磁光纳米复合载药体系及其制备方法
CN107715889A (zh) * 2017-09-12 2018-02-23 安徽大学 一种磁性Fe3O4/ZnO纳米复合光催化材料及其制备方法
CN109675100A (zh) * 2019-01-31 2019-04-26 济南大学 聚乳酸-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料及应用
CN109675100B (zh) * 2019-01-31 2021-04-06 济南大学 聚乳酸-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料及应用
CN110357144A (zh) * 2019-08-23 2019-10-22 中国科学院兰州化学物理研究所 一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂及其制备方法和吸波材料
CN110357144B (zh) * 2019-08-23 2020-10-02 中国科学院兰州化学物理研究所 一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂及其制备方法和吸波材料
CN110702759A (zh) * 2019-10-08 2020-01-17 西北大学 一种检测甲胎蛋白的zif-8复合材料电化学免疫传感器及其制备方法和应用
CN110702759B (zh) * 2019-10-08 2021-04-27 西北大学 一种检测甲胎蛋白的zif-8复合材料电化学免疫传感器及其制备方法和应用
CN112226203A (zh) * 2020-09-27 2021-01-15 山东大学 一种中空微球核壳结构吸波材料及其制备方法、应用

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