一種納米碳材料負載納米鐵氧體空心球的制備方法技術

本發明專利技術屬于納米材料制備技術領域，涉及一種納米碳材料負載鐵氧體納米空心球的制備方法，將納米碳材料負載的核殼結構銀?鐵氧體納米粒子分散在5～6mol/L的硫代硫酸鈉溶液或飽和氯化鈉溶液中，室溫攪拌作用下，核殼結構中的內核銀粒子逐漸溶出，合成出納米碳材料負載的過渡態金屬M的納米鐵氧體空心球；其工藝簡單，反應條件易控，所制備的鐵氧體的納米空心球形貌均一，密度低，電化學催化活性高，分散性好，所需設備簡單，成本低，易于大規模生產。

【技術實現步驟摘要】

：本專利技術屬于納米材料制備
，涉及一種納米碳材料負載鐵氧體納米空心球的制備方法，特別是一種通過納米碳材料負載銀-鐵氧體核殼納米粒子中內核銀的溶出制備納米碳材料負載納米鐵氧體空心球的工藝方法。
技術介紹
：鐵氧體納米材料的應用范圍十分廣闊，涉及到國民經濟和社會生活的方方面面，涉及到國家的國防實力和國家競爭力，其中過渡態金屬M(鐵、錳、鈷、鎳、鋅)鐵氧體納米材料以其優異的電、磁性能和巨大的應用潛力而備受重視。但是，無論是在吸波隱身技術、生物醫藥還是在催化材料的應用中，粒徑大小、顆粒形貌、化學組成等結構因素和粒徑均勻度、顆粒表面特性都對鐵氧體的物化性能和應用效果有很大影響。因此對鐵氧體納米材料的粒徑、形貌和化學組成進行調控合成，并深入研究其微觀結構與性能之間的關聯，具有重要的理論和實踐意義。近十年來，中空納米材料引起諸多學科研究者極大的關注，成為納米材料領域的又一個新的研究熱點。中空納米材料作為一種新的納米結構，具有很大的內部空間以及納米級別厚度的殼層，與實心納米材料比較，具有大比表面積、高表面活性、強表面滲透性、低密度等特點，因而這種特殊結構材料被廣泛應用于催化、光學、光電子學、信息儲存、生物化學傳感器、表面增強拉曼散射等領域。隨著中空納米材料的研究發展及廣泛應用，研究者專利技術了多種制備方法，其中，模板介導法是最常用的中空納米材料制備方法，該方法先將待制備物質覆蓋在模板粒子的表面，然后采用一定的方法除去模板留下中空納米結構，很多中空納米粒子都能夠用這種方法制得；傳統模板介導法通常以硅球和粒狀聚合物為模板，制備工序簡單，但是模板材料粒徑較大，并且后處理復雜，易于引入不純物、破壞中空納米結構。
技術實現思路
：本專利技術的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種納米碳材料負載納米鐵氧體空心球的制備方法，將納米碳材料負載的核殼結構銀-鐵氧體納米粒子分散在5～6mol/L的硫代硫酸鈉溶液或飽和氯化鈉溶液中，室溫攪拌作用下，核殼結構中的內核銀粒子逐漸溶出，合成出納米碳材料(如炭黑，氧化石墨烯等)負載的過渡態金屬M(鐵、錳、鈷、鎳、鋅)的納米鐵氧體空心球。為了實現上述目的，本專利技術制備納米碳材料負載納米鐵氧體納米空心球的具體工藝過程為：(1)、將以粒徑為3～10nm的金屬銀為內核，以厚度為1～5nm過渡態金屬M的鐵氧體為外殼的銀-鐵氧體核殼納米粒子分散在甲苯中，形成濃度為0.25～1mg/mL的銀-鐵氧體核殼納米粒子分散體系；(2)、在攪拌條件下，按照銀-鐵氧體核殼納米粒子分散體系中核殼納米粒子質量的1.5～5倍加入納米碳材料，室溫攪拌12～36h得到反應物，加入反應物體積1～1.5倍加的甲醇，在6000～8000rpm條件下離心10～15min得到納米碳材料負載的銀-鐵氧體核殼納米顆粒；(3)、將納米碳材料負載的銀-鐵氧體核殼納米顆粒分散在5～6mol/L的硫代硫酸鈉溶液或飽和氯化鈉溶液中，形成納米碳材料負載的銀-鐵氧體核殼納米顆粒濃度為1～6mg/mL的分散體系，室溫攪拌12～48h，在6000～8000rpm條件下離心10～15min得到納米碳材料負載的納米鐵氧體空心球。本專利技術所述過渡態金屬M包括鐵、錳、鈷、鎳、鋅；納米碳材料包括炭黑和氧化石墨烯。本專利技術使用的以粒徑為3～10nm的金屬銀為內核，以厚度為1～5nm過渡態金屬M的鐵氧體為外殼的銀-鐵氧體核殼納米粒子的制備過程為：(1)在220～240℃溫度條件下，向物質的量比為220：15：15的正十二烷醇、油酸、油胺的混合溶液中，加入油酸物質的量1/5的醋酸銀，恒溫反應0.5～1小時，制備出產物為多面體結構的銀納米顆粒的反應體系；(2)在150～160℃溫度下，繼續向步驟(1)得到的反應體系中，按照油酸物質的量的1/5加入乙酰丙酮金屬鹽，恒溫反應1.5～2小時，制備出產物為核殼結構的復合納米顆粒的反應體系；其中乙酰丙酮金屬鹽包括乙酰丙酮鐵和乙酰丙酮過渡態金屬M鹽，乙酰丙酮鐵的物質的量為油酸物質的量的2/25～4/25，其余為乙酰丙酮過渡態金屬鹽；(3)將步驟(2)得到的反應體系冷卻至室溫，按照步驟(2)得到的反應體系：無水乙醇＝1：1-2的體積比加入無水乙醇混合均勻，在8000rpm條件下離心5～15min，去除上清液，即得到以粒徑為3～10nm的金屬銀為內核，以厚度為1～5nm過渡態金屬M的鐵氧體為外殼的銀-鐵氧體核殼納米粒子。本專利技術使用的以粒徑為3～10nm的金屬銀為內核，以厚度為1～5nm過渡態金屬M的鐵氧體為外殼的銀-鐵氧體核殼納米粒子的制備過程中步驟(2)中所述乙酰丙酮鐵中鐵為III價，乙酰丙酮過渡態金屬M鹽中M為II價。本專利技術與現有技術相比，其工藝簡單，反應條件易控，所制備的鐵氧體的納米空心球形貌均一，密度低，電化學催化活性高，分散性好，所需設備簡單，成本低，易于大規模生產，能用做軍事隱身材料和電催化材料。附圖說明：圖1為本專利技術實施例1制備炭黑負載Ag-MnFe2O4核-殼納米顆粒(a)和炭黑負載MnFe2O4納米空心球(b)的透射電鏡成像圖。圖2為本專利技術實施例2制備的炭黑負載Ag-CoFe2O4核-殼納米顆粒(a)和炭黑負載CoFe2O4納米空心球(b)的透射電鏡成像圖。具體實施方式：下面通過實施例并結合附圖對本專利技術做進一步說明。本實施例制備納米碳材料負載鐵氧體納米空心球的具體工藝過程為：(1)、將以粒徑為3～10nm的金屬銀為內核，以厚度為1～5nm過渡態金屬M的鐵氧體為外殼的銀-鐵氧體核殼納米粒子分散在甲苯中，形成濃度為0.25～1mg/mL的銀-鐵氧體核殼納米粒子分散體系；(2)、在攪拌條件下，按照銀-鐵氧體核殼納米粒子分散體系中核殼納米粒子質量的1.5～5倍加入納米碳材料，室溫攪拌12～36h得到反應物，加入反應物體積1～1.5倍加的甲醇，在6000～8000rpm條件下離心10～15min得到納米碳材料負載的銀-鐵氧體核殼納米顆粒；(3)、將納米碳材料負載的銀-鐵氧體核殼納米顆粒分散在5～6mol/L的硫代硫酸鈉溶液或飽和氯化鈉溶液中，形成納米碳材料負載的銀-鐵氧體核殼納米顆粒濃度為1～6mg/mL的分散體系，室溫攪拌12～48h，在6000～8000rpm條件下離心10～15min得到納米碳材料負載的納米鐵氧體空心球。本實施例所述過渡態金屬M包括鐵、錳、鈷、鎳、鋅；納米碳材料包括炭黑和氧化石墨烯。本實施例使用的以粒徑為3～10nm的金屬銀為內核，以厚度為1～5nm過渡態金屬M的鐵氧體為外殼的銀-鐵氧體核殼納米粒子的制備過程為：(1)在220～240℃溫度條件下，向物質的量比為220：15：15的正十二烷醇、油酸、油胺的混合溶液中，加入油酸物質的量1/5的醋酸銀，恒溫反應0.5～1小時，制備出產物為多面體結構的銀納米顆粒的反應體系；(2)在150～160℃溫度下，繼續向步驟(1)得到的反應體系中，按照油酸物質的量的1/5加入乙酰丙酮金屬鹽，恒溫反應1.5～2小時，制備出產物為核殼結構的復合納米顆粒的反應體系；其中乙酰丙酮金屬鹽包括乙酰丙酮鐵和乙酰丙酮過渡態金屬M鹽，乙酰丙酮鐵的物質的量為油酸物質的量的2/25～4/25，其余為乙酰丙酮過渡態金屬鹽；(3)將步驟(2)得到的反應體系冷卻至室溫，按本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種納米碳材料負載納米鐵氧體空心球的制備方法，其特征在于具體工藝過程為：(1)、將以粒徑為3～10nm的金屬銀為內核，以厚度為1～5nm過渡態金屬M的鐵氧體為外殼的銀?鐵氧體核殼納米粒子分散在甲苯中，形成濃度為0.25～1mg/mL的銀?鐵氧體核殼納米粒子分散體系；(2)、在攪拌條件下，按照銀?鐵氧體核殼納米粒子分散體系中核殼納米粒子質量的1.5～5倍加入納米碳材料，室溫攪拌12～36h得到反應物，加入反應物體積1～1.5倍加的甲醇，在6000～8000rpm條件下離心10～15min得到納米碳材料負載的銀?鐵氧體核殼納米顆粒；(3)、將納米碳材料負載的銀?鐵氧體核殼納米顆粒分散在5～6mol/L的硫代硫酸鈉溶液或飽和氯化鈉溶液中，形成納米碳材料負載的銀?鐵氧體核殼納米顆粒濃度為1～6mg/mL的分散體系，室溫攪拌12～48h，在6000～8000rpm條件下離心10～15min得到納米碳材料負載的納米鐵氧體空心球。

【技術特征摘要】
1.一種納米碳材料負載納米鐵氧體空心球的制備方法，其特征在于具體工藝過程為：(1)、將以粒徑為3～10nm的金屬銀為內核，以厚度為1～5nm過渡態金屬M的鐵氧體為外殼的銀-鐵氧體核殼納米粒子分散在甲苯中，形成濃度為0.25～1mg/mL的銀-鐵氧體核殼納米粒子分散體系；(2)、在攪拌條件下，按照銀-鐵氧體核殼納米粒子分散體系中核殼納米粒子質量的1.5～5倍加入納米碳材料，室溫攪拌12～36h得到反應物，加入反應物體積1～1.5倍加的甲醇，在6000～8000rpm條件下離心10～15min得到納米碳材料負載的銀-鐵氧體核殼納米顆粒；(3)、將納米碳材料負載的銀-鐵氧體核殼納米顆粒分散在5～6mol/L的硫代硫酸鈉溶液或飽和氯化鈉溶液中，形成納米碳材料負載的銀-鐵氧體核殼納米顆粒濃度為1～6mg/mL的分散體系，室溫攪拌12～48h，在6000～8000rpm條件下離心10～15min得到納米碳材料負載的納米鐵氧體空心球。2.根據權利要求1所述納米碳材料負載納米鐵氧體空心球的制備方法，其特征在于所述過渡態金屬M包括鐵、錳、鈷、鎳、鋅；納米碳材料包括炭黑和氧化石墨烯。3.根據權利要求2所述納米碳材料負載納米鐵氧體空心球的制備方法，其特征在于使用的以粒徑為3～10...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董立峰，陳英杰，劉士奔，
申請(專利權)人：青島科技大學，
類型：發明
國別省市：山東;37