[發明專利]一種具有核殼結構磁性介孔二氧化硅納米鏈及其制備方法

有效

• 申請號: 201810291602.5
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108711480B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 鄧勇輝;萬里
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01F1/00
• 分類號: H01F1/00;H01F41/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種具有核殼結構磁性介孔二氧化硅納米鏈的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

（1）首先，以粒度為100 nm~800 nm的磁性納米顆粒作為種子粒，根據溶膠-凝膠化學原理，采用硅源前驅體水解方式，以無水乙醇為溶劑，在催化劑作用下，在磁性納米微粒表面包覆上一層無定形二氧化硅，在這過程中，對反應液施加定向磁場，以誘導磁性納米顆粒排布成穩定的一維鏈狀結構，同時硅源前驅體繼續水解，在一維鏈狀結構外進一步包覆生長二氧化硅以穩定一維剛性鏈狀結構，結構穩定，獲得厚度為10 nm~ 820 nm的內層無定形二氧化硅層，形成磁性無機納米鏈作為核結構；核結構為磁性納米顆粒外包覆內層無定形二氧化硅的磁性無機納米粒，核結構內部的磁性納米顆粒粒度為100 nm~800 nm，核結構的內層無定形二氧化硅層厚度為10 nm~ 820 nm；

（2）然后，將預設比例的表面活性劑溶解于去離子水中，隨后加入所述磁性無機納米鏈，超聲分散后加入催化劑并進行機械攪拌，再加入擴孔有機溶劑，進一步攪拌后滴加入硅源，利用溶膠-凝膠化學原理以及溶液中作為結構導向劑的表面活性劑與無機硅物種的自組裝行為，在一維鏈狀結構材料的內層無定形二氧化硅層表面再包覆一層具有有序介觀結構的表面活性劑和二氧化硅復合材料，獲得的厚度為10nm~880nm、有機表面活性劑/無機二氧化硅復合材料的外層，形成鏈狀二氧化硅殼結構；

（3）最后，通過溶劑萃取除去有機表面活性劑，即得到具有磁性和有序垂直介孔孔道的四氧化三鐵/二氧化硅核殼復合納米鏈材料；所述納米鏈長度為1 μm ~ 15 μm，直徑為 600nm，比表面為200 ~ 600 m²/g，孔容為0.1 cm³/g ~ 0.8 cm³/g之間，介孔的孔徑尺寸為2~10nm；

步驟（2）中所述擴孔有機溶劑是正己烷、環己烷中的一種或幾種； 擴孔有機溶劑和去離子水的體積比為1:3-1:5；

所述有序垂直介孔孔道包括管狀孔道、球形孔道的介孔結構，其孔道結構的空間群上是p6mm，Fmm，Imm，Pmn，Pmm，Fdm，P63/mmc，Iad，其中一種或者幾種的混合結構。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述的磁性納米微粒的材料是四氧化三鐵、γ-三氧化二鐵、NiFe₂0₄、CuFe₂0₄、納米鐵、納米鎳、納米鈷中的一種或者幾種；所使用的硅源是硅酸鈉、正硅酸乙脂、正硅酸甲酯中的一種或幾種。

3. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所施加的磁場為強度在3~ 127 mT之間的定向穩定磁場。

4.根據權利要求1至3任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所使用的催化劑是酸性催化劑或堿性催化劑；其中，所述堿性催化劑是氫氧化鈉、氫氧化鉀、濃氨水中一種或幾種；所述酸性催化劑是醋酸、乙酸、稀鹽酸中一種或幾種。

5. 根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中所使用的表面活性劑是非離子型表面活性劑或者離子型表面活性劑；其中，所述非離子型表面活性劑是含聚醚的小分子C_nH_2n+1EO_m中的一種或幾種，n = 5-12，m=10-20；所述離子型表面活性劑是烷基季銨鹽類表面活性劑C_nTAB中的一種或幾種，n=12-18。

6. 根據權利要求1至3任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，在磁性納米顆粒表面包覆無定型二氧化硅的溶膠-凝膠化學合成體系中，磁性納米微粒質量百分比為0.50wt% ~ 5wt%，硅源質量百分比為0.1wt% ~ 0.5wt%，催化劑質量百分比為0.5wt ~3wt%，其他為醇溶劑。