[發明專利]碳納米管包覆偶聯劑的超順磁性復合材料及制備方法

無效

• 申請號: 201410449244.8
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104183345A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 姜麗麗;侯新剛;李樹軍;周曉蒙;于海濤
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: H01F1/00
• 分類號: H01F1/00;H01F41/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術領域

本發明屬于納米復合材料領域，具體為一種碳納米管包覆偶聯劑的超順磁性復合材料制備方法。

背景技術

具有優異吸附特性的碳納米管被應用于去除環境污染物，然而碳納米管可能存在的納米毒性效應引起學者的廣泛關注，因此，從媒介中有效分離碳納米管是不容忽視的關鍵問題。常規的離心和過濾法無法實現良好的固液分離，而磁性分離技術因其高效、快速、經濟等特性受到越來越多的關注。碳納米管/氧化鐵復合材料因同時擁有碳納米管和氧化鐵磁性納米顆粒的雙重特性而備受關注。Cheng?Zhang,?Jiehe?Sui,?Jing?Li,?Yilun?Tang,?Wei?Cai發表在Chemical?Engineering?Journal（2012，210，45-52）報道了用鐵的前驅體經還原生成四氧化三鐵的方法，再將MPTs加入到磁性碳納米管中。Dibyendu?S?Bag,?RamaDubey,?N?Zhang,?JXie,?VKVaradan，D?Lal1?and?G?N?Mathur,Smart發表在Mater.?Struct.（2004,?13?,1263–1267）報道了用氫氟酸和空氣氧化對碳納米管進行純化，用3-MTPs和純化后的碳納米管進行反應，在碳納米管表面負載一層薄膜。

目前已經報道使用前驅體還原得到四氧化三鐵的方法，存在著藥品價格昂貴，操作過程不易控制，成本高等缺點。而目前已經報道的直接用經氫氟酸純化后的碳納米管直接負載MTPs方法，存在著碳納米管不易回收利用，四氧化三鐵在水溶液中容易氧化變色，造成環境污染等危害。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種碳納米管包覆偶聯劑的超順磁性復合材料。

本發明的目的之二在于提供所述碳納米管包覆偶聯劑的超順磁性復合材料的制備方法。

本發明是碳納米管包覆偶聯劑的超順磁性復合材料及制備方法，碳納米管包覆偶聯劑的超順磁性復合材料，在碳納米管CNTs?表面覆蓋有超順磁性四氧化三鐵納米顆粒層，所述磁性納米顆粒層表面修飾有硅烷偶聯劑薄膜。

碳納米管包覆偶聯劑的超順磁性復合材料的制備方法，其步驟為：

（1）將碳納米管CNTs分散到濃硫酸和濃硝酸比例是3:1的混酸溶液中，60～80℃下反應1～3小時進行預處理，然后過濾洗滌干燥備用；

（2）向質量比是0.68的硫酸亞鐵銨和硫酸鐵銨的溶液中加入預處理過的多壁碳納米管，超聲振蕩10分鐘后，逐滴加入氨水，將pH控制在11～12，在40～60℃溫度下攪拌30～60分鐘，預處理過的多壁碳納米管與硫酸亞鐵銨的質量比為1:2～1:10；

（3）反應后用磁鐵將生成的磁性多壁碳納米管分離出來，在真空干燥箱中60～100℃下干燥6～10小時，獲得超順磁性碳納米管材料MagCNTs；

（4）將磁性碳納米管材料分散在無水乙醇中，在氮氣保護下伴隨機械攪拌，加入乙酸和3-巰丙基三甲氧基硅烷，在30～60℃溫度下攪拌2～4小時，再加入丙酮反應3小時，然后離心分離，在40～80℃溫度下真空干燥4～8小時，獲得碳納米管包覆硅烷偶聯劑的超順磁性納米復合材料。

本發明有益之處為：（1）本發明目的一所提供的一種碳納米管包覆偶聯劑的超順磁性復合材料將碳納米管的吸附性能和MTPs優異的配位基相結合，使得磁性碳納米材料對重金屬離子具有很好吸引力，主要是將碳納米管、功能基團、四氧化三鐵三者的物理化學性質相結合，是一種良好的功能納米顆粒的載體。（2）本發明得到的超順磁性納米復合材料，約20nm的四氧化三鐵均勻分散在碳納米管表面，具有優良磁性能；四氧化三鐵顆粒表面的5nmMTPs薄膜具有大量SH基團，對重金屬離子具有優異吸附和分離過程，從而有利于重金屬離子吸附。

本發明目的之二的制備方法工藝簡單，操作方便且條件溫和，制備產物吸附容量大具有優異的生物學相容性。

附圖說明

圖1是本發明具體實施例碳納米管包覆經超順磁性物質Fe₃O₄包裹后的透射電鏡（TEM），圖2是本發明具體實施例3-巰丙基三甲氧基硅烷包覆超順磁性碳納米管后的透射電鏡（TEM）。

具體實施方式

本發明是碳納米管包覆偶聯劑的超順磁性復合材料及制備方法，碳納米管包覆偶聯劑的超順磁性復合材料，在碳納米管CNTs?表面覆蓋有超順磁性四氧化三鐵納米顆粒層，所述磁性納米顆粒層表面修飾有硅烷偶聯劑薄膜。

以上所述的碳納米管包覆偶聯劑的超順磁性復合材料，所述硅烷偶聯劑為3-巰丙基三甲氧基硅烷MPTs。