[發明專利]高溫熱解法制備磁性納米復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410013041.4
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103771541A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 楊飄萍;楊桂欣;蓋世麗;徐潔;王琳;張圣歡;李磊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04;C01G51/00;C01G45/02;C01G49/00;H01F1/01;B82Y40/00
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技術領域

本發明涉及的是一種磁性納米復合材料的制備方法。具體地說是一種高溫熱解法制備多功能納米復合材料的方法。

背景技術

在過去的十幾年里，具有獨特磁性的金屬和金屬氧化物的研究受到了極大關注，因為這種材料在機械、電學、光學、磁學、化學和生物等方面有著廣泛的應用。特別是近年來，磁性納米粒子在磁共振成像（MRI）領域的研究更是人們關注的重點。MRI技術能對細胞或人體組織進行“無創的”、清晰的3D成像，提供精確的解剖學信息，因此在許多領域發揮了重要作用。磁性納米粒子在MRI領域中常常作為造影劑使用，以此提高MRI圖像的對比度和清晰度。磁性納米粒子的發展對MRI技術的發展帶來新的活力和進展。

納米材料的主要合成方法有固相法、水熱/溶劑熱法、溶膠-凝膠法、共沉淀法和高溫熱解法。其中，高溫熱解法在近幾年里脫穎而出并得到了廣泛的研究，因為該方法制備的產物是具有高結晶度、粒度分布窄、尺寸在幾納米至幾十納米的高質量納米晶。目前對高溫熱解法的研究中，主要的有機金屬前驅體包括三氟乙酸鹽、油酸鹽、乙酰丙酮鹽和乙酸鹽。目前研究最多的是三氟乙酸鹽，然而三氟乙酸鹽驅體熱解釋放有毒的氟化物氣體，極大的限制其發展及應用；乙酰丙酮鹽或乙酸鹽前驅體制備的產物分散性和均勻性較差。而油酸鹽前驅體避免了上述缺點，是一種很有前景的熱解前驅體。

綜上，具有普遍意義、可適用不同高溫熱解法制備高性能光磁功能納米復合材料的方案或路線還沒有報道過。

發明內容

本發明的目的在于提供一種產物純度高、粒徑分布均勻和綠色環保的高溫熱解法制備磁性納米復合材料的制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：

(1)合成油酸鹽：10～30mmol的金屬元素氯化物、30～90mmol的油酸鈉、15～45ml的蒸餾水、20～60ml的乙醇和35～105ml的正己烷加入到容器中配成混合溶液，將所述混合溶液加熱到70℃并保溫4h，反應后冷卻至室溫，將混合溶液倒入分液漏斗中，用蒸餾水洗三次，保留上層液體，在80℃下水浴烘干，放置在室溫下三天，得到的固體蠟狀物質為油酸鹽；

(2)采高溫熱解法制備磁性納米材料：將0.2～2g油酸鹽、2～20mL石蠟油和0.02～0.2g聚異丁烯丁二酰亞胺加入到容器中并且通入氮氣加熱到150℃反應一小時，然后升溫到270℃～330℃通氮氣磁力攪拌反應0.5～4小時，冷卻到室溫，加入體積比為2:1的正己烷和乙醇混合溶液20mL進行分離得到產物。

本發明還可以包括：

1、所述金屬元素氯化物是Fe、Mn或Co的氯化物。

2、所述產物為MnO、MnFe₂O₄、CoO或CoFe₂O₄磁性材料。

3、將0.2～2g油酸鹽、2～20mL石蠟油和0.02～0.2g聚異丁烯丁二酰亞胺加入到容器中并且通入氮氣加熱到150℃反應一小時，然后升溫到310℃通氮氣磁力攪拌反應2小時。

本發明提出了一種以石蠟油作為高溫溶劑，聚異丁烯丁二酰亞胺（PIBSI）作為表面活性劑，熱解油酸鹽前驅體，制備MnO、MnFe₂O₄、CoO和CoFe₂O₄磁性功能材料地方法。本發明的方法具有以下特點：一是所用的原材料PIBSI（聚異丁烯丁二酰亞胺），是一種穩定的油溶性的表面活性劑，它的一端是一個極性鍵另一端是兩個長鏈的非極性鍵。這個基團能夠幫助這種表面活性劑更好的吸附在磁性粒子上，非極性的長鏈能夠改善這種磁性粒子的穩定性和單分散性。因此，PIBSI是一種理想的表面活性劑；二是這種方法所用的原材料非常廉價易得使得這種方法更易應用于工業生產；三是采用的油酸鹽熱解前驅體本身和反應過程中都不會產生有毒產物，綠色環保。產品的尺寸很容易受到溫度和反應時間的控制。通過改變反應溫度和時間我們可以合成尺寸大小不一的磁性納米復合材料(10nm-30nm)。

本發明的方法設計路線較其它方法具有產物純度高、粒徑分布均勻和綠色環保等特點，最重要的是，所得到的材料具有良好的磁性，是良好的磁共振成像(MRI)的造影劑材料。

附圖說明