[發明專利]一種磁性多孔碳微球及利用羥甲基二茂鐵制備的方法

有效

• 申請號: 201811305323.6
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109337646B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 張寶亮;王繼啟;陳俊杰;張秋禹;張和鵬
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種磁性多孔碳微球及利用羥甲基二茂鐵制備的方法，以羥甲基二茂鐵為超交聯單體，在雙油相體系中以無水三氯化鋁為催化劑，自縮聚制備得到超交聯羥甲基二茂鐵聚合物，再經真空碳化合成磁性多孔碳微球。這種磁性多孔碳微球因為其豐富的孔道、大的比表面積、質輕、良好的磁性能，以及充分的磁性納米粒子與碳材料的復合形式，有望在電磁波吸收方面得到廣泛應用。

技術領域

本發明屬于吸波材料領域，涉及一種磁性多孔碳微球及利用羥甲基二茂鐵制備的方法。

背景技術

超交聯聚合物是一類基于付-克烷基化反應得到的多孔材料，是由動力學控制下的不可逆反應聚合產物，其孔道是通過聚合物鏈超支化來阻止鏈間密堆積而形成的。目前，關于超交聯聚合物的研究主要是設計特殊結構單體，調節孔道結構方面。磁性超交聯聚合物作為其分支，研究還相對較少。磁性超交聯聚合物兼具孔性能和磁性能，應用方面更具有優勢。Liu等以外交聯二茂鐵法制得超交聯前驅體，又通過水熱轉化得到磁性超交聯聚合物，但無規整形貌(ACS Sustainable ChemistryEngineering,2018.6:210)。張寶亮等利用雙油相體系制備得到了磁性超交聯聚合物微球(ZL201510787092.7、ZL201510789213.1)、磁性納米纖維(CN201711039190.8、CN201711053683.7)。

二茂鐵作為超交聯聚合物單體，用于合成磁性超交聯材料必須使用外部交聯劑。區別于功能化單體，諸如1,4-對二氯芐、對苯二甲醇等可直接自縮聚而得到超交聯聚合物。尚未見到利用可自縮聚二茂鐵單體制備超交聯聚合物并轉化得到超交聯磁性材料的報道。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種磁性多孔碳微球及利用羥甲基二茂鐵制備的方法。

技術方案

一種磁性多孔碳微球，其特征在于：磁性納米粒子與碳的比例不低于1:2，微球形貌帶有豐富的孔道，具有磁響應性和高的比表面積；所述磁性納米粒子是單質鐵、鐵氧化物或者任意比混合。

一種利用羥甲基二茂鐵制備所述磁性多孔碳微球的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將羥甲基二茂鐵溶解在1,2-二氯乙烷中，得到分散相；其中羥甲基二茂鐵的質量分數為15～30％；

步驟2：將分散相加入到硅油內，攪拌加入溶有無水三氯化鋁的1,2-二氯乙烷；其中分散相與硅油的體積比為1∶5～10；無水三氯化鋁與羥甲基二茂鐵的質量比為2～3∶1；所述無水三氯化鋁的質量分數為60～80％；

步驟3：將體系在溫度為75～85℃下反應12～24h，冷卻至室溫后，抽濾、1,2-二氯乙烷清洗直至濾液為無色透明，得到黑色固體；

步驟4：將得到的黑色固體用濾紙包嚴，經無水乙醇索氏提取、真空干燥處理，得前驅體微球；

步驟5：將得到的前驅體微球在真空條件下500～700℃煅燒3～5h，隨爐冷卻即得磁性多孔碳微球。

所述硅油是甲基硅油、乙基硅油、甲基含氫硅油、甲基苯基硅油或乙基含氫硅油，25℃粘度在5-100cps之間。

有益效果

本發明提出的一種磁性多孔碳微球及利用羥甲基二茂鐵制備的方法，以羥甲基二茂鐵為超交聯單體，在雙油相體系中以無水三氯化鋁為催化劑，自縮聚制備得到超交聯羥甲基二茂鐵聚合物，再經真空碳化合成磁性多孔碳微球。這種磁性多孔碳微球因為其豐富的孔道、大的比表面積、質輕、良好的磁性能，以及充分的磁性納米粒子與碳材料的復合形式，有望在電磁波吸收方面得到廣泛應用。