[發明專利]內部限域生長MOFs的空心磁性碳納米球的制備方法

有效

• 申請號: 201710772691.0
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107481827B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 陳銘;李文龍;周克寒;張秀娥;姜暉;吳倩卉;趙榮芳
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H01F1/00
• 分類號: H01F1/00;H01F41/00
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

內部限域生長MOFs的空心磁性碳納米球的制備方法，屬于納米材料生產技術領域，將FeCl₃·6H₂O、乙二醇、乙醇和乙酸鈉混合進行水熱反應，得Fe₃O₄球，與乙醇、去離子水、氨水混合，得Fe₃O₄球混合液，向其中滴加硅源反應后，再加入間苯二酚和甲醛進行反應，得Fe₃O₄@SiO₂@間苯二酚甲醛樹脂球，經氬氣下煅燒，得Fe₃O₄@SiO₂@C球，經氫氧化鈉水溶液刻蝕，得磁性碳納米籠；最后將磁性碳納米籠與金屬硝酸鹽和2?甲基咪唑進行反應，得大小均一，分布均勻且形貌控制良好的內部限域生長MOFs的空心磁性碳納米球。該過程簡便，反應過程所需材料低毒、無害。

技術領域

本發明屬于納米材料生產技術領域，具體涉及一種磁性納米籠內部限域生長MOFs的技術。

背景技術

金屬有機骨架化合物（MOFs）是近十年來發展迅速的一種配位聚合物，是指過渡金屬離子與有機配體通過自組裝形成的具有周期性網絡結構的晶體多孔材料。它具有高孔隙率、低密度、大比表面積、孔道規則、孔徑可調以及拓撲結構多樣性和可裁剪性等優點，具有三維的孔結構，一般以金屬離子為連接點，有機配位體支撐構成空間3D延伸，系沸石和碳納米管之外的又一類重要的新型多孔材料，在催化、儲能和分離中都有廣泛應用。目前，MOFs已成為無機化學、有機化學等多個化學分支的重要研究方向。金屬有機骨架化合物（MOFs）作為一系列的復合材料已用于催化的催化劑和催化載體、納米籠反應器、鋰離子電池負極材料，其可調孔徑可控的功能，使其優于傳統的多孔材料。

但是MOFs材料不具有導電性，限制了其在電化學領域中的應用。MOFs材料的尺寸較小，從反應體系中的分離較為困難。MOFs材料在強酸和強堿性溶劑中穩定性較差，會造成MOF的分解，在作為吸附劑、催化劑、催化劑載體、藥物緩釋載體或鋰離子電池電極材料時，材料的穩定性得不到保證。此外，MOFs材料不具有磁性，無法在磁場中定向移動，也無法從反應體系中磁性分離。因此，需要設計合成一種具有磁性、導電性的MOFs復合材料。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷，本發明的目的在于提出一種磁性納米籠內部限域生長MOFs的制備方法球的制備方法。

本發明包括以下步驟：

1）將FeCl₃·6H₂O、乙二醇、乙醇和乙酸鈉混合后進行水熱反應，反應結束后離心洗滌，取固相干燥，得Fe₃O₄球。

本發明通過水熱法合成的直徑大小均一的Fe₃O₄球，以Fe₃O₄球為后續反應的模板。以Fe₃O₄為磁性內核和模板，利于在其表面依次包裹SiO₂和間苯二酚-甲醛低聚物。

2）將乙醇、去離子水、氨水和Fe₃O₄球在超聲條件下混合，取得Fe₃O₄球混合液；再將硅源滴加于上述混合液中，攪拌條件下進行反應，取得含有核殼結構的Fe₃O₄@SiO₂納米球反應體系；再將間苯二酚和甲醛加入到上述反應體系中攪拌條件下進行反應，反應結束后離心洗滌，取固相干燥，得Fe₃O₄@SiO₂@間苯二酚甲醛樹脂球。

本發明采用乙醇與去離子水調節反應體系的極性，從而控制正硅酸四乙酯水解時的水解速率，而加入氨水的目的是提供正硅酸四乙酯水解必要的堿性條件。