[發明專利]一種磁性納米材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610387462.2
• 申請日: 2016-06-02
• 公開（公告）號: CN105833838B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 周慶祥;吳雨;雷曼;任媛媛;秦璇;李靖
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/34
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 姚亮,沈金輝

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，涉及一種磁性納米材料及其制備方法和應用。

背景技術

美國環境保護署(USEPA)將內分泌干擾物(EDCs)定義為：一類通過干擾人體內天然激素合成、分泌、運輸等過程，或者影響人體內天然激素平衡，從而對人的生殖系統，內分泌系統等造成損害的外源性化學物質，它也被稱為環境激素。隨著科技的不斷發展和人們的生活水平逐漸提高，環境激素通過更廣泛的途徑進入到生物體內，并最終導致人類遭受多種疾病的折磨。已有眾多研究證明，目前環境激素的范圍越來越廣且有擴大的趨勢，因為它會通過工業、農業、日常生活等進入自然環境，并最終危害人體健康，影響生態系統。

基于上述現狀和環境激素的低劑量致毒效應，對于其在各生態系統中的濃度檢測和處理方法已成為相關領域的一大熱點問題。在公布的2013年優先污染物名單中有45種都屬于環境激素的范疇，其中的雙酚A(BPA)和烷基酚更因其所具有的類雄激素作用和廣泛的使用受到了各界的重點關注。

雙酚A大量用于工業生產活動中，是合成樹脂，聚碳酸酯等材料的重要媒介。它無處不在，從礦泉水瓶和醫療器械到塑料奶瓶和食品包裝袋都能看到它的蹤影。雙酚A能導致內分泌失調，嚴重威脅著嬰幼兒和兒童的健康，更甚者癌癥和新陳代謝紊亂導致的肥胖也被認為與此相關。自2011年3月2日起，歐盟以含雙酚A會誘發性早熟為由禁止生產含雙酚A的嬰兒奶瓶。

烷基酚聚氧乙烯醚(APEOs)是一種可以作為清潔劑使用的非離子表面活性劑，例如食品清潔劑，更重要的是要合成此物質就必須有烷基酚(APs)作為重要基礎物質參與反應。

上述兩類環境激素物質在環境中可長期存在，并且會隨著食物鏈逐步積累危害人體健康，它們還有可能對生態系統產生顯著影響。由此可見，為了人類的福利和地球生態系統的有序運行，對于環境激素，尤其是上述兩類較出名的物質的研究迫在眉睫；加之水資源的日益匱乏和水體污染問題的不斷加劇都催促著研究人員的腳步。

早期人們利用活性炭吸附水體中的污染物，效果可觀但這種吸附劑很可能造成水體的二次污染；緊接著基于納米材料的表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應，相關研究人員嘗試利用納米材料來吸附水中污染物，吸附效果不錯但此種吸附劑難于回收，無法實現循環利用的目的。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種磁性納米材料及其制備方法，該磁性納米材料不僅具備納米材料的特性，還兼具磁性物質的超順磁性和高磁化率等特性，從而能夠實現吸附污染物材料和水樣的快速分離和回收利用的目的。

本發明的目的還在于提供上述磁性納米材料在吸附水樣中雙酚A、辛基酚和壬基酚的應用，對該三種物質具備較好的吸附分離效果。

本發明的目的通過以下技術方案得以實現：

一種磁性納米材料的制備方法，其包括以下步驟：

步驟一，將氯化鐵溶解于乙醇中，加入氫氧化鈉和水合肼，攪拌均勻后密封加熱反應，然后將反應產物冷卻、清洗并烘干，得到納米零價鐵；

其中，氯化鐵、氫氧化鈉和水合肼質量比為1：(1.25-1.5)：(2.5-3)；

步驟二，取步驟一得到的納米零價鐵，置于鹽酸溶液中進行超聲分散，然后用水清洗至中性；再加入正硅酸乙酯、無水乙醇、水和氨水，恒溫攪拌反應，接著進行磁分離，清洗并烘干得到Fe@SiO₂；

其中，納米零價鐵和正硅酸乙酯的質量比為(0.036-0.22):1；

步驟三，取步驟二得到的Fe@SiO₂，與異丙醇、3-氨丙基三乙氧基硅烷混合，于氮氣氛圍下進行超聲分散，然后恒溫攪拌反應，接著進行磁分離，清洗并烘干得到Fe@SiO₂-NH₂；

其中，Fe@SiO₂與3-氨丙基三乙氧基硅烷的質量比為(0.6-2.2):1；

步驟四，取步驟三得到的Fe@SiO₂-NH₂超聲分散于二甲基甲酰胺中，得到溶液A；將C60溶于二氯甲烷中，得到溶液B；將溶液B加入到溶液A中，恒溫攪拌反應，接著進行磁分離，清洗并烘干得到磁性納米材料Fe@SiO₂@C60；

其中，Fe@SiO₂-NH₂與C60質量比為0.3:1-5:7。

上述制備方法中，無水乙醇、水、氨水、異丙醇、二甲基甲酰胺和二氯甲烷的添加量可以根據實際需要、按照常規進行合理的調整：