一種超順磁四氧化三鐵復(fù)合磁性介孔材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超順磁四氧化三鐵復(fù)合磁性介孔材料的制備方法，該方法包括如下步驟：（1）制備四氧化三鐵納米顆粒，（2）制備氧化鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒，（3）將上述氧化鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒包埋于介孔硅中。本發(fā)明制備的磁性介孔材料，采用氧化鈦包覆四氧化三鐵作為磁性顆粒材料，來提高介孔材料超順磁性能，并采用特定的工藝將磁性顆粒材料包埋于二氧化硅介孔材料中，形成具有高磁性納米顆粒材料密度的介孔材料。因而使得本發(fā)明的介孔材料具有較高的比飽和磁化強(qiáng)度和較好的超順磁性能。
【專利說明】一種超順磁四氧化三鐵復(fù)合磁性介孔材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉一種超順磁四氧化三鐵復(fù)合磁性介孔材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]納米磁性四氧化三鐵材料應(yīng)用非常廣泛。它獨(dú)特的電學(xué)和磁學(xué)性能，使其在磁記錄材料、磁性液體、生物醫(yī)學(xué)、永磁材料以及其他領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，其以優(yōu)良的性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用潛力而備受關(guān)注。納米打02作為一種新型的無機(jī)功能材料，是目前應(yīng)用最廣泛的一種納米材料，具有比表面積大、表面活性大、分散性好、穩(wěn)定性強(qiáng)等性能，因此為了解決上述磁性氧化鐵外觀不足的問題，考慮在其表面引入一層納米T12,以磁性氧化鐵為核心，形成復(fù)合納米粒子。
[0003]隨著納米技術(shù)的發(fā)展，超順磁性能、介孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的多功能納米探針受到空前的關(guān)注。基于介孔氧化硅空心結(jié)構(gòu)與超順磁性納米顆粒的復(fù)合材料，可以兼具介孔材料的表面特性和孔道結(jié)構(gòu)以及磁性材料的可借助外加磁場(chǎng)進(jìn)行定向移動(dòng)和分離富集的特點(diǎn)，因此，介孔材料與磁性納米顆粒的復(fù)合材料的制備研究引起了廣泛的關(guān)注。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種超順磁四氧化三鐵復(fù)合磁性介孔材料的制備方法，該方法制備的磁性介孔材料具有比表面積大、磁性顆粒含量高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點(diǎn)，因而具有較高的比飽和磁化強(qiáng)度和較好的超順磁性能。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種超順磁四氧化三鐵復(fù)合磁性介孔材料的制備方法，該方法包括如下步驟:
(1)制備四氧化三鐵納米顆粒
在氬氣中于75-80°C溫度下，向FeClJP FeCl 3的混合溶液中加入NaOH溶液，經(jīng)劇烈攪拌3-4h得到Fe3O4,加入0.1-0.2g/mL聚乙烯亞胺,經(jīng)改性得到所述Fe3O4納米顆粒,其中聚乙烯亞胺與述Fe3O4納米顆粒的質(zhì)量比為1-2:100 ；
(2)制備氧化鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒
將鈦酸乙酯、乙酐和環(huán)戊烷按1:1-1.2:3-3.5的體積比混合均勻，然后加熱到75-80°C，再在該溫度下恒溫l_2h，高速離心分離，固體物用丙酮洗滌3-5次，得到鈦氧有機(jī)物粉末，將鈦氧有機(jī)物粉末與0.6-0.8mol/L的硝酸溶液混合，攪拌，使鈦氧有機(jī)物充分溶解，得到混合液，其中鈦氧有機(jī)物的質(zhì)量濃度為4-5% ；
將上述Fe3O4納米顆粒，加入上述混合液中，以200-250rpm的速度攪拌，使整個(gè)體系分散均勻，升溫使溶液溫度達(dá)到65-70°C，攪拌反應(yīng)2-4h，離心分離，75-80°C真空干燥，研磨，制得Fe3CVT12納米復(fù)合材料，其中Fe 304和T12的質(zhì)量比為5-10:1 ；
(3)將上述氧化鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒包埋于介孔硅中
將該乙醇和去離子水按照質(zhì)量比4-5:1的比例相混合，制得第一混合液，將上述氧化鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒放入第一混合液中，并移置超聲分散儀上進(jìn)行超聲分散，制得第二混合液，預(yù)備一定量的氨水和正硅酸乙酯，將該氨水和正硅酸乙酯加入第二混合液中，并在室溫下攪拌10-12h，制得第三混合液，將第三混合液移置離心分離器進(jìn)行離心分離出納米磁性硅球，并對(duì)該納米磁性硅球進(jìn)行洗滌3-5次；整個(gè)體系按照重量百分比計(jì)，鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒占0.15-0.25 %，氨水10-12%，正硅酸乙酯占3-5 %，剩余為乙醇和去尚子水，其總重量滿足100% ；
將上述納米磁性硅球分散在水的體積百分比在30-35%的去離子水/乙醇混合溶劑中，加入相對(duì)于混合溶劑5-8%的氨水作為溶膠-凝膠反應(yīng)催化劑，再加入相對(duì)于模板材料質(zhì)量的3-4倍的十六烷基三甲基溴化銨/正硅酸已酯混合物，十六烷基三甲基溴化銨與正硅酸已酯的摩爾比為4-5:1，室溫下機(jī)械攪拌反應(yīng)后，將產(chǎn)物進(jìn)行磁分離反復(fù)3-5次，在550-600°C下進(jìn)行4-6h的燒蝕，得到產(chǎn)品。
[0006]本發(fā)明制備的磁性介孔材料，采用氧化鈦包覆四氧化三鐵作為磁性顆粒材料，來提高介孔材料超順磁性能，并采用特定的工藝將磁性顆粒材料包埋于二氧化硅介孔材料中，形成具有高磁性納米顆粒材料密度的介孔材料。因而使得本發(fā)明的介孔材料具有較高的比飽和磁化強(qiáng)度和較好的超順磁性能。

【具體實(shí)施方式】
[0007]實(shí)施例一
在氬氣中于75°C溫度下，向FeClJP FeCl 3的混合溶液中加入NaOH溶液，經(jīng)劇烈攪拌4h得到Fe3O4,加入0.lg/mL聚乙烯亞胺，經(jīng)改性得到所述Fe3O4納米顆粒，其中聚乙烯亞胺與述Fe3O4納米顆粒的質(zhì)量比為1:100。
[0008]將鈦酸乙酯、乙酐和環(huán)戊烷按1:1:3的體積比混合均勻，然后加熱到75°C，再在該溫度下恒溫2h，高速離心分離，固體物用丙酮洗滌3次，得到鈦氧有機(jī)物粉末，將鈦氧有機(jī)物粉末與0.6mol/L的硝酸溶液混合，攪拌，使鈦氧有機(jī)物充分溶解，得到混合液，其中鈦氧有機(jī)物的質(zhì)量濃度為4%。
[0009]將上述Fe3O4納米顆粒，加入上述混合液中，以200rpm的速度攪拌，使整個(gè)體系分散均勻，升溫使溶液溫度達(dá)到65°C，攪拌反應(yīng)4h，離心分離，75°C真空干燥，研磨，制得Fe3O4Zt12納米復(fù)合材料，其中Fe 304和T12的質(zhì)量比為5:1。
[0010]將該乙醇和去離子水按照質(zhì)量比4:1的比例相混合，制得第一混合液，將上述氧化鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒放入第一混合液中，并移置超聲分散儀上進(jìn)行超聲分散，制得第二混合液，預(yù)備一定量的氨水和正硅酸乙酯，將該氨水和正硅酸乙酯加入第二混合液中，并在室溫下攪拌10h，制得第三混合液，將第三混合液移置離心分離器進(jìn)行離心分離出納米磁性硅球，并對(duì)該納米磁性硅球進(jìn)行洗滌3次；整個(gè)體系按照重量百分比計(jì)，鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒占0.15 %，氨水10%，正硅酸乙酯占3 %，剩余為乙醇和去離子水，其總重量滿足100%。
[0011]將上述納米磁性硅球分散在水的體積百分比在30%的去離子水/乙醇混合溶劑中，加入相對(duì)于混合溶劑5%的氨水作為溶膠-凝膠反應(yīng)催化劑，再加入相對(duì)于模板材料質(zhì)量的3倍的十六烷基三甲基溴化銨/正硅酸已酯混合物，十六烷基三甲基溴化銨與正硅酸已酯的摩爾比為4:1，室溫下機(jī)械攪拌反應(yīng)后，將產(chǎn)物進(jìn)行磁分離反復(fù)3次，在550°C下進(jìn)行6h的燒蝕，得到產(chǎn)品。
[0012]實(shí)施例二
在氬氣中于80°C溫度下，向FeClJP FeCl 3的混合溶液中加入NaOH溶液，經(jīng)劇烈攪拌3h得到Fe3O4，加入0.2g/mL聚乙烯亞胺，經(jīng)改性得到所述Fe3O4納米顆粒，其中聚乙烯亞胺與述Fe3O4納米顆粒的質(zhì)量比為2:100。
[0013]將鈦酸乙酯、乙酐和環(huán)戊烷按1:1.2:3.5的體積比混合均勻，然后加熱到80°C，再在該溫度下恒溫lh，高速離心分離，固體物用丙酮洗滌5次，得到鈦氧有機(jī)物粉末，將鈦氧有機(jī)物粉末與0.8mol/L的硝酸溶液混合，攪拌，使鈦氧有機(jī)物充分溶解，得到混合液，其中鈦氧有機(jī)物的質(zhì)量濃度為5%。
[0014]將上述Fe3O4納米顆粒，加入上述混合液中，以250rpm的速度攪拌，使整個(gè)體系分散均勻，升溫使溶液溫度達(dá)到70°C，攪拌反應(yīng)2h，離心分離，80°C真空干燥，研磨，制得Fe3O4Zt12納米復(fù)合材料，其中Fe 304和T12的質(zhì)量比為10:1。
[0015]將該乙醇和去離子水按照質(zhì)量比5:1的比例相混合，制得第一混合液，將上述氧化鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒放入第一混合液中，并移置超聲分散儀上進(jìn)行超聲分散，制得第二混合液，預(yù)備一定量的氨水和正硅酸乙酯，將該氨水和正硅酸乙酯加入第二混合液中，并在室溫下攪拌12h，制得第三混合液，將第三混合液移置離心分離器進(jìn)行離心分離出納米磁性硅球，并對(duì)該納米磁性硅球進(jìn)行洗滌5次；整個(gè)體系按照重量百分比計(jì)，鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒占0.25 %，氨水12%，正硅酸乙酯占5 %，剩余為乙醇和去離子水，其總重量滿足100%。
[0016]將上述納米磁性硅球分散在水的體積百分比在35%的去離子水/乙醇混合溶劑中，加入相對(duì)于混合溶劑8%的氨水作為溶膠-凝膠反應(yīng)催化劑，再加入相對(duì)于模板材料質(zhì)量的4倍的十六烷基三甲基溴化銨/正硅酸已酯混合物，十六烷基三甲基溴化銨與正硅酸已酯的摩爾比為5:1，室溫下機(jī)械攪拌反應(yīng)后，將產(chǎn)物進(jìn)行磁分離反復(fù)3-5次，在600°C下進(jìn)行4h的燒蝕，得到產(chǎn)品。
[0017]比較例
在N2保護(hù)環(huán)境、75°C下將I mol/L NaOH溶液逐滴加入FeCl 2和FeCl 3摩爾比1:2的混合溶液中，劇烈攪拌2h得到Fe3O4;加入0.lg/mL聚乙烯亞胺，經(jīng)改性后得到Fe 304納米顆粒，并使用去離子水，甲醇，氯仿清洗。在N2保護(hù)環(huán)境、300°C下將二甲基鎘和三辛基硒化膦加入三正辛基氧化膦(TOPO)溶液中，反應(yīng)Ih得到CdSe，溶于己烷中；在N2保護(hù)環(huán)境、190°C下將二乙基鋅(ZnEt2)和六甲基二硅硫烷((TMS)2S)溶于三辛基膦(TOP)溶液中，逐滴加入CdSe溶液，反應(yīng)2h后得到CdSe/ZnS量子點(diǎn)。
[0018]對(duì)實(shí)施例1-2及比較例的磁性材料進(jìn)行磁性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示:實(shí)施例1-2得到的介孔材料的的飽和磁場(chǎng)比比較例提高了 12-14emu/g以上，超順磁性能提升15%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種超順磁四氧化三鐵復(fù)合磁性介孔材料的制備方法，該方法包括如下步驟: (1)制備四氧化三鐵納米顆粒 在氬氣中于75-80°C溫度下，向FeClJP FeCl 3的混合溶液中加入NaOH溶液，經(jīng)劇烈攪拌3-4h得到Fe3O4,加入0.1-0.2g/mL聚乙烯亞胺,經(jīng)改性得到所述Fe3O4納米顆粒,其中聚乙烯亞胺與述Fe3O4納米顆粒的質(zhì)量比為1-2:100 ； (2)制備氧化鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒 將鈦酸乙酯、乙酐和環(huán)戊烷按1:1-1.2:3-3.5的體積比混合均勻，然后加熱到75-80°C，再在該溫度下恒溫l_2h，高速離心分離，固體物用丙酮洗滌3-5次，得到鈦氧有機(jī)物粉末，將鈦氧有機(jī)物粉末與0.6-0.8mol/L的硝酸溶液混合，攪拌，使鈦氧有機(jī)物充分溶解，得到混合液，其中鈦氧有機(jī)物的質(zhì)量濃度為4-5% ； 將上述Fe3O4納米顆粒，加入上述混合液中，以200-250rpm的速度攪拌，使整個(gè)體系分散均勻，升溫使溶液溫度達(dá)到65-70°C，攪拌反應(yīng)2-4h，離心分離，75-80°C真空干燥，研磨，制得Fe3CVT12納米復(fù)合材料，其中Fe 304和T12的質(zhì)量比為5-10:1 ； (3)將上述氧化鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒包埋于介孔硅中 將該乙醇和去離子水按照質(zhì)量比4-5:1的比例相混合，制得第一混合液，將上述氧化鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒放入第一混合液中，并移置超聲分散儀上進(jìn)行超聲分散，制得第二混合液，預(yù)備一定量的氨水和正硅酸乙酯，將該氨水和正硅酸乙酯加入第二混合液中，并在室溫下攪拌10-12h，制得第三混合液，將第三混合液移置離心分離器進(jìn)行離心分離出納米磁性硅球，并對(duì)該納米磁性硅球進(jìn)行洗滌3-5次；整個(gè)體系按照重量百分比計(jì)，鈦包覆的四氧化三鐵納米顆粒占0.15-0.25 %，氨水10-12%，正硅酸乙酯占3-5 %，剩余為乙醇和去尚子水，其總重量滿足100% ； 將上述納米磁性硅球分散在水的體積百分比在30-35%的去離子水/乙醇混合溶劑中，加入相對(duì)于混合溶劑5-8%的氨水作為溶膠-凝膠反應(yīng)催化劑，再加入相對(duì)于模板材料質(zhì)量的3-4倍的十六烷基三甲基溴化銨/正硅酸已酯混合物，十六烷基三甲基溴化銨與正硅酸已酯的摩爾比為4-5:1，室溫下機(jī)械攪拌反應(yīng)后，將產(chǎn)物進(jìn)行磁分離反復(fù)3-5次，在550-600°C下進(jìn)行4-6h的燒蝕，得到產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】H01F1/11GK104445438SQ201410794471
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月20日
【發(fā)明者】張仁超 申請(qǐng)人:張仁超