[發明專利]凹凸棒石@四氧化三鐵一維磁性納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710573170.2
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN109250724B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 張澤朋;付萌;姜睿
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C01B33/40
• 分類號: C01B33/40;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 路永斌;劉冬梅

本發明公開了一種凹凸棒石@四氧化三鐵一維磁性納米復合材料及其制備方法，該制備方法包括配置凹凸棒石的懸浮液；向上述懸浮液中加入Fe²⁺和Fe³⁺鹽；繼續向懸浮液中加入堿性物質，反應設定時間，得到凹凸棒石@四氧化三鐵磁性納米復合材料。本發明制備方法條件簡單，制備周期短，綠色環保，制備得到的復合材料表面Fe₃O₄分布均勻，厚度可控，磁響應性強，在磁場作用下可以沿著磁力線方向取向，顯示出的各向異性在特殊的光、電、磁、熱等領域具有很高的潛在應用價值。

技術領域

本發明屬于磁性納米材料制備領域，特別涉及天然一維納米礦物凹凸棒石的磁性包覆及其功能化。

背景技術

凹凸棒石是鏈層狀硅酸鹽，因其表面含有豐富的羥基、永久的負電荷和多孔的結構，而被廣泛用于吸附劑、催化劑、催化劑載體等領域。隨著新的技術革新和產業升級，對新材料的使用要求也越來越高，因此，一些應用較為廣泛的無機礦物如凹凸棒石，在應用之前需要有目的的進行改性處理，以滿足新技術的發展需要。改性處理包括表面改性或功能改性，表面改性利用偶聯劑、表面活性劑等通過化學吸附作用或化學鍵合反應等手段將改性劑接枝、涂覆于無機礦物粉體的表面，改善其表面性質達到改性目的；功能改性是對礦物表面修飾改性的進一步拓展，其通過物理、化學或者機械的方法將一些具有特定功能的無機納米粒子或有機物沉積到礦物的表面、或組裝到礦物的孔道或層間，從而賦予無機礦物新的功能特征，形成功能復合材料。

在凹凸棒石納米復合材料領域，已經研制有負載ZnO、NiO、CuO、TiO₂納米粒子的凹凸棒石基復合材料，且普遍集中在抗菌或催化方面，如制備的ZnO/凹凸棒石復合材料具有增強的抗菌活性，CuO/凹凸棒石復合材料對染料污染物具有光催化降解能力。然而目前對凹凸棒石負載Fe₃O₄及對其應用方面的探索研究的極少。同時，凹凸棒石表面負載納米材料，只達到了“負載上”這一結果，納米材料在基體表面上分布的均勻性無法保證，且現在還沒有行之有效的、簡單方便的方法以解決這一問題。

因此，亟需開發出一種綠色環保，表面均勻包覆磁性納米粒子的凹凸棒石，同時方法條件簡單，制備周期短，成本低、便于產業化推廣，對優化凹凸棒石礦物資源的綜合利用提供重要的現實意義。

發明內容

為了解決上述問題，本發明人進行了銳意研究，結果發現：將高分子多官能團有機配體吸附在凹凸棒石上，原位合成均勻包覆在凹凸棒石表面的四氧化三鐵粒子，得到凹凸棒石@四氧化三鐵一維磁性復合材料，本發明方法條件簡單，制備周期短，凹凸棒石表面的四氧化三鐵厚度可控，磁響應性強，綠色環保，在磁場作用下可以沿著磁力線方向取向，顯示出的各向異性在特殊的光、電、磁、熱等領域具有很高的潛在應用價值，從而完成本發明。

本發明的目的在于提供以下技術方案：

(1)一種凹凸棒石@四氧化三鐵磁性納米復合材料，所述復合材料的XRD圖譜上在2θ為8.50°、30.20°、35.42°、43.10°、53.60°、57.09°和62.70°處存在晶面衍射峰。

(2)一種凹凸棒石@四氧化三鐵磁性納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，配置凹凸棒石的懸浮液；

步驟2，向上述懸浮液中加入Fe²⁺和Fe³⁺鹽；

步驟3，繼續向懸浮液中加入堿性物質，反應設定時間，得到凹凸棒石@四氧化三鐵磁性納米復合材料。

本發明提供的基于共沉淀法制備凹凸棒石@四氧化三鐵一維磁性納米復合材料的方法，具有以下有益效果：

1)本發明以聚乙烯亞胺為高分子多官能團有機配體，將其吸附在凹凸棒石表面，通過原位合成，獲得了均勻包覆在凹凸棒石表面的四氧化三鐵粒子。