[發明專利]硅磁空心球ZnSixFe2-xO4的制備方法、應用及再生方法

有效

• 申請號: 201410369231.X
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104276606A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 劉崢軍;李良超;沈俊海;馮建濤;陳曉淼;李琳
• 申請（專利權）人: 安順學院;浙江師范大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張利秋

技術領域

本發明涉及吸附材料、光催化材料和廢水處理技術領域，具體是指一種可磁分離的廢水處理劑—硅磁空心球ZnSi_xFe_2-xO₄復合物的制備方法、應用及再生的方法。

背景技術

21世紀，環境、能源和健康是人們最關心的熱點問題。高效的吸附技術、半導體光催化技術為我們提供了一種有效治理環境污染、高效利用太陽能以及抑制有害細菌的有效途徑。然而，單一的材料很難滿足多功能的要求。為了克服這個缺點，研究者利用摻雜構建復合材料來拓展單一材料的性能，使之盡可能滿足多功能化的需求。

鐵氧體作為一類重要的和最成熟的磁性材料，因其具有可調控的飽和磁化強度、矯頑力和磁晶各向異性一直受到研究者的關注，并將其廣泛應用于各種領域，例如磁性材料及器件、磁記錄存儲材料、醫藥靶向材料和電磁屏蔽等。由于微納米級鐵氧體的物理化學性能受其粒徑和形貌的影響非常顯著，因此，形狀各異和形貌可控的鐵氧體成為目前研究的熱點之一，其中微納米級空心球類鐵氧體及其半導體氧化物摻雜的新型功能材料更是具備一些獨特性質，比表面積大，密度低，光催化性能和吸附性能優良，在吸附和光催化降解有機污染物、抑制和殺滅有害細菌等領域獲得廣泛的應用，還可以作為藥物靶向載體用于醫藥領域。

空心球類微納米結構材料的制備方法一般有兩種途徑，一是模板法，所用的模板包括硬模板和軟模板，如聚合物微球、二氧化硅、液滴，微乳液、聚合物膠束等；二是利用一些物理原理，如Kirkendall效應、Ostwald陳化和LBL層層自組裝技術等。

中國發明專利《一種制備磁性空心球的方法》(CN1761003A)是以表面富含羧基的聚合物乳膠為模板，在其表面包覆富含羥基的金屬氫氧化物，經過熱處理獲得磁性空心球；中國發明專利《一種尖晶石鐵氧體磁性中空微球及其制備方法》(CN101274847A)報道以磺化聚苯乙烯為核，先通過共沉淀法在其表面原位生長雙羥基復合金屬氧化物，最后煅燒得到尖晶石磁性中空微球；中國發明專利《一種制備尺寸可控磁性空心球的方法》(CN101444712A)用單分散聚苯乙烯球為模板，無機金屬鹽在沉淀劑氫氧化鈉的作用下發生共沉淀反應生成鐵氧體前驅物，再經過熱處理制得磁性空心球；此外，中國發明專利《一步法合成雙親超順磁亞微米無機物/聚合物復合空心球》(CN1844201A)、《一種鐵氧體磁性空心微球的合成方法》(CN101333103A)和《一種尖晶石型鐵氧體納米空心微球的制備方法》均采用溶劑熱法由金屬鹽溶液和表面活性劑制備鐵氧體空心微球。

從以上專利中可以看出，微納米級鐵氧體空心球的制備方法幾乎采用模板法，大體步驟均是先合成出形貌為球形的模板，然后使反應產物或前驅物沉積或聚積在模板的表面，最后熱處理除去模板。其制備過程不僅繁瑣，且其模板作為“犧牲核”從生成到除去，勢必會影響生產效率，消耗較多的原料，故其實際應用價值不顯著。

發明內容

本發明旨在于提供一種成本低廉、操作方便、用磁分離技術進行分離回收的硅磁空心球ZnSi_xFe_2-xO₄的制備方法及其應用。

硅磁空心球ZnSi_xFe_2-xO₄的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

a.稱取正硅酸酯、鐵鹽和鋅鹽，三者的物質的量比為x：2-x：1?(?x=0.2,?0.4,?0.6,?0.8,?1.0?)，溶于乙醇-水溶液，乙醇、水體積比的取值范圍是1:1～5:1；攪拌至溶液透明；

b.用尿素調節溶液pH值到6.5～7.5，50～70℃攪拌1.5～2.5?h，冷卻至室溫，陳化3.5～4.5?h；

c.將步驟b中的反應體系分層并除去上層清液，蒸餾水多次洗滌固相物至中性，再用無水乙醇清洗；

d.將固體物真空干燥至恒重，煅燒，即得硅磁空心球ZnSi_xFe_2-xO₄。

使用發明所公開方法制備的硅磁空心球ZnSi_xFe_2-xO₄具有處理有機污染物和除菌的功能；有機污染物包括甲基橙、亞甲基藍、羅丹明B、酚類、煤油、柴油、機油；可抑制和殺滅的細菌包括大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念球菌。