[發明專利]負載CuO的超順磁性材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200710028604.7
• 申請日: 2007-06-15
• 公開（公告）號: CN101106002A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 鐵紹龍;曲玲玲
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01F1/11
• 分類號: H01F1/11;B01J13/02;C04B35/26;C04B35/624;C04B35/628;B22F1/02
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及新材料及其合成技術，具體包括負載CuO的超順磁性材料及其制備方法

背景技術

超順磁性材料是指磁性粒子尺寸達到或小于某臨界尺寸時，在外加磁場中顯示出磁性但移除磁場后其磁性消失的一類納米材料。目前，超順磁性納米材料已經在化工、機械、電子、印刷、醫學等行業得到應用，如高密度磁記錄材料、氣敏傳感器件、磁性免疫細胞分離、核磁共振成像以及藥物控制釋放等領域。由于納米離子容易團聚，從而失去了只有納米結構才具有的一些特殊的性質。采用加入表面活性劑如油酸可以防止團聚，但在體系中存在的表面活性劑限制了的其應用。此外，直接將其暴露在環境中很易被氧化或降解。

負載在載體表面的氧化銅(CuO)既是優異的多種氧化還原反應的催化劑，還是性能良好的脫硫劑。如堇青石蜂窩陶瓷載CuO可以選擇催化還原NO，CuO/納米載體催化苯酚羥基化反應，片狀納米CuO用于異丙苯氧化反應等等；又如蜂窩狀堇青石基CuO/Al₂O₃催化劑用于煙氣同時脫硫脫硝等。然而，這些催化劑或脫硫劑在使用過程中都面臨使用過程中與新生成物種分離難題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一類分散性良好的負載CuO的超順磁性材料及其制備方法，該材料同時具備了超順磁性、催化、脫硫等性能。一方面，解決了超順磁性粒子在使用過程中穩定性與團聚問題，另一方面，很好的解決了催化劑/脫硫劑使用過程中面臨的分離難題(只需使用外加磁場就很容易將該功能材料從反應器中分離出來)。同時，該負載CuO的超順磁性材料還是性能良好的紅外輻射材料和微波吸收材料。

本發明的負載CuO的超順磁性材料由超順磁性粒子、介孔材料層和負載在介孔材料層內外表面的CuO構成，超順磁性粒子被介孔層包覆，CuO位于介孔材料層孔道內外表面；所述的超順磁性粒子由具有超順磁性的金屬氧化物與磁性金屬中的一種或以上組成；金屬氧化物是鐵氧體或類鐵氧體，鐵氧體化學組成為RFe2O4，類鐵氧體組成為R^IIM^III₂O₄，R是Fe、Zn、Co、Ni、Ba、Cu、Mn中的一種或一種以上，M是Co、Ni、Cr、Sm、Dy、Nd、Pr、Gd中的一種或一種以上；

所述磁性金屬包括Fe、Co或Ni或其與Cr、Sm、Dy、Nd、Pr、Gd的合金；

所述的介孔材料層是分子篩，或者是由內層無定型SiO₂與外層分子篩構成；所述的介孔材料層是分子篩時，分子篩直接包覆超順磁性粒子；所述介孔材料層由內層無定型SiO₂與外層分子篩構成時，超順磁性粒子先由無定型SiO₂包覆，然后SiO₂包覆的超順磁性材料再被分子篩包覆，形成復合核殼結構。

所述分子篩是硅基分子篩。硅基分子篩包括MCM系列分子篩、SBA-n系列分子篩或MSU-X系列分子篩。

其中MCM系列分子篩可以是MCM-41、MCM-49、MCM-22、MCM-50、MCM-56或MCM-48；SBA-n系列分子篩可以是SBA-1、SBA-2、SBA-3、SBA-6、SBA-11、SBA-12、SBA-15或SBA-16。

所述CuO為粒徑小于15nm，超順磁性粒子粒徑為5-25nm；

本發明的負載CuO的超順磁性材料的制備方法包括以下步驟：

(1)共沉淀法制得超順磁性粒子或其不溶性前驅物，洗滌；

(2)溶膠-凝膠法在超順磁性粒子表面或其不溶性前驅物表面化學反應覆蓋一層致密的SiO₂或/和分子篩，分離，洗滌，過濾，干燥；

(3)氣氛中程序升溫至823K，并在823K-1123K保溫1-8小時，即得到粉末樣品；

(4)將步驟(3)所得樣品浸入可溶性銅鹽溶液中，分離，洗滌，過濾，干燥；氣氛中在573K-873K灼燒1-5小時，冷卻，即得負載CuO的超順磁性材料。

或者包括如下兩個步驟：

(1)共沉淀法制得超順磁性粒子或其不溶性前驅物，洗滌；

(2)通過溶膠-凝膠法在含Cu²⁺的溶液中，實現超順磁性粒子表面或其不溶性前驅物表面化學反應覆蓋一層分子篩，同時往分子篩內外表面負載氧化銅前驅物，分離，洗滌，過濾，干燥；氣氛中程序升溫至823K，并在823K-1123K保溫1-8小時