[發(fā)明專利]碳包覆四氧化三鐵雙殼層空心膠體球的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210093003.5
• 申請(qǐng)日: 2012-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN102641701A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳乾旺;孫志遠(yuǎn);程凱;周玉梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J13/02
• 分類號(hào): B01J13/02;B82Y40/00;H01F1/10
• 代理公司: 北京凱特來知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮(zhèn)勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁性納米材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種碳包覆四氧化三鐵雙殼層空心膠體球的制備方法。

背景技術(shù)

據(jù)中國《無機(jī)鹽工業(yè)》(2007年，第39卷，5頁)介紹，四氧化三鐵納米粒子在磁存儲(chǔ)、催化、生物醫(yī)藥、微波吸收材料等方面有可觀的應(yīng)用前景。在生物醫(yī)藥方面四氧化三鐵可以作為藥物載體進(jìn)行靶向給藥，也可以作為核磁共振的增強(qiáng)劑。四氧化三鐵制備的磁流體在真空密封、音圈散熱、快速印刷、分選礦物、精密研磨、傳感器和宇航技術(shù)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

英國《化學(xué)通訊》(Chem.Commun.2004年，2442頁)報(bào)道了一種用鐵的硬脂酸鹽熱分解的方法制備碳包覆四氧化三鐵的方法，不過此方法需要在900℃高溫下分解制備，設(shè)備要求較高，并且此方法制備出的粒子碳層厚度從20到80nm不等，粒子直徑也在20至200nm之間，粒徑分布過寬，這大大限制了該粒子在光子晶體材料方面等的應(yīng)用，而且此粒子為實(shí)心粒子，質(zhì)量較大，也限制了其在生物方面(比如藥物載體)的應(yīng)用。美國化學(xué)會(huì)志(J.AM.CHEM.SOC.2002年，第124卷，8204頁)報(bào)道了一種用金屬有機(jī)化合物作為前驅(qū)體合成四氧化三鐵納米粒子的方法，不過此方法在油相中進(jìn)行，需要進(jìn)行表面修飾之后才能獲得親水性，前驅(qū)體昂貴且危險(xiǎn)這也大大限制了粒子在生物方面的應(yīng)用。

以上制備四氧化三鐵粒子的方法，或者制備溫度較高、工藝要求復(fù)雜，或者粒子親水性較差、需要表面修飾，或者粒子為實(shí)心質(zhì)量偏重，都無法制備兼具粒徑均一、親水性好、有超順磁性、質(zhì)量小等特點(diǎn)的粒子。此外文獻(xiàn)中提到的表面修飾粒子常常以有機(jī)物進(jìn)行修飾，這種粒子熱穩(wěn)定性不佳，以上種種原因都限制了粒子在生物、催化、磁存儲(chǔ)等方面的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施方式提供一種碳包覆四氧化三鐵雙殼層空心膠體球的制備方法，可以解決目前制備碳包覆四氧化三鐵粒子的方法，存在溫度高、工藝復(fù)雜、制得粒子為實(shí)心質(zhì)量偏重、親水性較差、需要表面修飾等問題；具有工藝簡(jiǎn)單，能制備粒徑均一、親水性好、有超順磁性、質(zhì)量小的粒子。

為解決上述問題本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種碳包覆四氧化三鐵空心膠體球的制備方法，包括：

a、將乙醇與氨水配制成混合溶液，向所述混合溶液加入正硅酸四乙酯，攪拌反應(yīng)得到尺寸均一的納米二氧化硅小球產(chǎn)物，將得到的產(chǎn)物洗滌離心分離后并干燥；

b、將上述步驟a得到的產(chǎn)物加入到丙酮中，加入二茂鐵，滴加雙氧水，攪拌裝入反應(yīng)釜中反應(yīng)得到二氧化硅內(nèi)核碳包覆四氧化三鐵小球的產(chǎn)物，對(duì)反應(yīng)后得到的產(chǎn)物進(jìn)行洗滌后離心分離；

c、將步驟b得到的產(chǎn)物洗滌后分散在水中，加入氨水，裝入反應(yīng)釜中反應(yīng)后，將反應(yīng)得到的產(chǎn)物進(jìn)行磁分離，分離出的產(chǎn)物即為碳包覆四氧化三鐵空心膠體球。

由上述提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施方式提供的方法中，將二氧化硅納米球作為模板，產(chǎn)物大小均一；以易得的二茂鐵作為前驅(qū)物，用溶劑熱方法在相對(duì)低的溫度下合成的粒子外層不需修飾就有一層羧基碳層，水溶性很好；通過將內(nèi)層二氧化硅腐蝕獲得了空心粒子從而減輕了粒子質(zhì)量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的方法中步驟a的產(chǎn)物的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖像；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的方法中步驟b的產(chǎn)物的X射線衍射圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供的方法中步驟b的產(chǎn)物的透射電鏡圖和電子衍射像；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1提供的方法中步驟b的產(chǎn)物的拉曼光譜；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1提供的方法中步驟b的產(chǎn)物的紅外光譜；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例1提供的方法中步驟b的產(chǎn)物的磁滯回線；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例1提供的方法中步驟b的產(chǎn)物的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖像；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例1提供的方法中步驟c的產(chǎn)物的透射電子顯微鏡圖像；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例2提供的方法中得到的二氧化硅的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖像；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例7提供的方法中反應(yīng)2小時(shí)得到的產(chǎn)物的透射電鏡像；

圖11為本發(fā)明實(shí)施例7提供的方法中反應(yīng)4小時(shí)得到的產(chǎn)物的透射電鏡像；

圖12為本發(fā)明實(shí)施例7提供的方法中反應(yīng)8小時(shí)得到的產(chǎn)物的透射電鏡像。