[0001] 本发明涉及一种γ-Fe2O3磁性材料的制备方法，特别是一种利用废弃硒鼓墨粉来制备γ-Fe2O3磁性材料的方法。

[0002] 硒鼓是激光打印机的主要耗材，被机构、单位以及居家用户广泛使用。由于现代化办公对办公配件（打印、复印机等）质量和数量的要求越来越高，不能满足打印质量要求或丧失打印功能的硒鼓被大量淘汰或报废。据统计，我国每年会花费260多亿元采购打印机耗材，而其中很多是一次性使用后变成了垃圾。这些废弃硒鼓通过专业处理被分离出金属（铁、铝）、塑料和有机墨粉等各类物质，其中铁、铝和塑料已经被作为二次资源用于了再生产，而有机墨粉的资源化利用还极少，所以迫切需要开发一条有机墨粉的绿色处理渠道，实现废弃物的“再循环”利用，实现零排放，保护环境。

[0003] 墨粉是一种高科技产品，是以树脂、黑色磁性Fe3O4为主体，以电荷控制剂等添加剂为助剂，填充气相二氧化硅以增加流动性、增强稳定性的微米级复合物。硒鼓废弃后，通常会有10%~20%（以质量分数计）的墨粉残留在硒鼓中成为残余有机墨粉，这种墨粉是粒径2~4微米的颗粒，非常细小，但对人体的危害极大。作为大气悬浮物，在频繁接触的情况下，会进入人体呼吸道和肺部，引发不适或疾病。倘若这些墨粉不能得到合理处置而埋于地下，将会对土壤造成严重的污染；随意丢弃，后果更是不堪设想，因此对废旧硒鼓中的残余墨粉进行资源化利用具有非常重要的现实意义。

[0004] 纳米氧化铁具有良好的耐候性、耐光性、磁性和对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应，广泛应用于闪光涂料、油墨、塑料、皮革、汽车面漆、电子、高磁记录材料、催化剂以及生物医学过程等方面。通常人们将铁的氧化物及其羟基氧化物归属于氧化铁系列化合物。按其价态、晶型和结构的不同，氧化铁可分为（α-，β-，γ-）Fe2O3、（α-，β-，γ-，δ-）FeOOH、Fe3O4、FeO等（厦门大学学报. 43 (2004), 06）；其中γ-Fe2O3以其在在磁性、催化、气敏等方面的广泛应用而倍受瞩目，属于AB2O4型尖晶石结构，为亚稳态结构，即使在较低的温度下（~300℃）煅烧也会部分不可逆地转变为α-Fe2O（3 Nanostruct. Mater. 715 (1995), 06）。
因此研究控制合成γ-Fe2O3的条件具有一定的理论意义和使用价值。

[0005] 目前，每吨γ-Fe2O3磁粉销售高于1.8万元，我国磁带磁盘所用的γ-Fe2O3磁粉主要依赖进口。国内生产磁性γ-Fe2O3的方法主要有共沉淀法、化学气相沉积法、非水介质合成法、水热法、微乳液法和高温球磨法等，但这些制备方法普遍存在成本高、净化工序繁琐、生产周期长等缺点，而本发明方法既克服了这些缺点，又能变废为宝，以废弃硒鼓墨粉为原料，可使产品生产成本大大降低，且得到的颗粒细小、均匀，粒径只有200nm左右，增强了产品的市场竞争力，为γ-Fe2O3磁粉的生产制备提供一种简便快速的方法。

[0006] 本发明的目的是提供一种利用废弃硒鼓墨粉来制备γ-Fe2O3磁性材料的方法。其主要是以废弃墨粉为原料，利用废弃墨粉中的黑色磁性材料Fe3O4在空气中煅烧时会产生α-Fe2O3和γ-Fe2O3两种变体的特点，通过控制有机墨粉的表面预处理过程以及后续的煅烧温度、煅烧时间来制备γ-Fe2O3磁性材料。

[0007] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种利用废弃硒鼓墨粉来制备γ-Fe2O3磁性材料的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
A.收集废弃硒鼓中的废弃墨粉，并筛去残余物，得到有机墨粉；
B.将步骤a所得有机墨粉去除墨粉表面有机物后与有机溶剂按质量比1:1~1:5混合，经充分振荡、离心分离得到黑色沉淀物，沉淀物在60~80℃下干燥；
C.将步骤b所得沉淀物在300~600℃温度下煅烧处理1~4h，冷却至室温，即得到棕色的γ-Fe2O3磁性材料。

[0008] 上述的利用废弃硒鼓墨粉来制备γ-Fe2O3磁性材料的方法，其特征在于所述的去除墨粉表面有机物的溶剂为：丙酮、乙酸乙酯或苯。

[0009] 相对于γ-Fe2O3的其他制备方法（如共沉淀法、化学气相沉积法、非水介质合成法、水热法、微乳液法和高温球磨法），该方法具有制备成本低、工艺简单、生产周期短的优点。该发明方法是以废弃硒鼓墨粉作为原料，在实现废弃物资源化利用目的的同时，又为γ-Fe2O3磁粉的生产制备提供一种简便快速的方法。
附图说明

[0010] 图1为本发明的黑色有机墨粉的X-射线粉末衍射（XRD）图；图2为本发明方法制备的γ-Fe2O3磁性材料的X-射线粉末衍射（XRD）图；
图3为本发明方法制备的γ-Fe2O3磁性材料的扫描电子显微镜（SEM）图；
图4为本发明的黑色有机墨粉和γ-Fe2O3磁性材料的VSM曲线图。

[0011] 实施例1：A.将废弃硒鼓置于废旧硒鼓破碎磁选装置中，经过破碎、磁选、风力分选等程序，收集得到黑色的废弃墨粉；
B.将废弃墨粉置于筛子中，筛去残余的夹杂物，得到单一的有机墨粉；
C.将有机墨粉与有机溶剂丙酮按质量比1:2充分混合，经振荡、离心分离得到黑色沉淀物，沉淀物于60℃下干燥；
D.随后，将干燥后的沉淀物置于马弗炉中，在300℃的温度下煅烧处理4 h，冷却至室温，即得到γ-Fe2O3磁性材料；
E.在55~60℃时，离心后的上清液经蒸馏回收丙酮。

[0012] 实施例2：A.将废弃硒鼓置于废旧硒鼓破碎磁选装置中，经过破碎、磁选、风力分选等程序，收集得到黑色的废弃墨粉；
B.将废弃墨粉置于筛子中，筛去残余的夹杂物，得到单一的有机墨粉；
C.将有机墨粉与有机溶剂乙酸乙酯按质量比1:3充分混合，经振荡、离心分离得到黑色沉淀物，沉淀物于70℃下干燥；
D.随后，将干燥后的沉淀物置于马弗炉中，在400℃的温度下煅烧处理2 h，冷却至室温，即得到γ-Fe2O3磁性材料。

[0013] E.在75~80℃时，离心后的上清液经蒸馏回收乙酸乙酯。

[0014] 实施例3：A.将废弃硒鼓置于废旧硒鼓破碎磁选装置中，经过破碎、磁选、风力分选等程序，收集得到黑色的废弃墨粉；
B.将废弃墨粉置于筛子中，筛去残余的夹杂物，得到单一的有机墨粉；
C.将有机墨粉与有机溶剂苯按质量比1:5充分混合，经振荡、离心分离得到黑色沉淀物，沉淀物于80℃下干燥；
D.随后，将干燥后的沉淀物置于马弗炉中，在600℃的温度下煅烧处理1 h，冷却至室温，即得到γ-Fe2O3磁性材料。

[0015] E.在78~82℃时，离心后的上清液经蒸馏回收苯。

[0016] 利用X-射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、振动样品磁强计（VSM）等表征手段对有机墨粉和本发明方法得到的产品γ-Fe2O3磁性材料进行表征分析。

[0017] 图1为本发明的黑色有机墨粉的X-射线粉末衍射（XRD）图，由该图可知，黑色有机墨粉中含有磁性物质Fe3O4，其图谱与磁铁矿Fe3O4标准图谱（JCPDS: 19-0629）相吻合，属于立方晶系。

[0018] 图2为本发明方法制备的样品γ-Fe2O3磁性材料的X-射线粉末衍射（XRD）图，由此图可知，该方法得到的样品是Fe2O3，其图谱与γ-Fe2O3标准图谱（JCPDS: 25-1402）相吻合，属于四方晶系。

[0019] 图3为本发明方法制备的γ-Fe2O3磁性材料的扫描电子显微镜（SEM）图，由此图可知，该方法得到的γ-Fe2O3是均匀的球形颗粒，粒径在200 nm左右。

[0020] 图4为本发明的黑色有机墨粉和γ-Fe2O3磁性材料的VSM曲线图，从图中可以看出，两者均具有较强的磁感应强度且基本没有出现磁滞现象，说明它们具有超顺磁性。并且，本发明方法制备的γ-Fe2O3的磁饱和强度（Ms=58.21 emu·g-1）比有机墨粉的磁饱和强度（Ms=18.32 emu·g-1）要大，说明前者的磁性强。