本發明專利技術公開了一種具有多級孔結構、粒徑均一可調的磁性微球的制備方法，此方法為：采用一種含鐵的離子液體作為原料，加入加熱時產生氣體的堿源，以乙二醇作為溶劑，攪拌均勻后加入到密閉反應容器中于180℃~300℃下反應3小時~24小時得到具有多級孔結構、粒徑均一的磁性微球，其組成為MFe2O4（M=Fe、Co、Ni、Mn和Zn）。調節反應條件，所得磁性納米微球的粒徑可以在23～600納米范圍內進行調節，其飽和磁化率高（73~89emu/g），比表面積為55~74m2/g，三級孔的孔徑分布范圍分別為2~3nm、7~12nm、7~70nm。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于納米材料制備技術，具體涉及一種具有多級孔結構、粒徑均一可調的磁性微球的制備方法。
技術介紹
室溫離子液體是由特定陽離子和陰離子構成的在室溫或近于室溫下呈液態的物質，它具有非揮發性、低熔點、寬液程、強的靜電場、寬的電化學窗口、良好的導電與導熱性、高熱容、高穩定性、選擇性溶解力與可設計性。這些特點促使對離子液體的研究和使用從最初的化學化工領域，迅速拓展到包括功能材料、能源、資源環境、生命科學在內的眾多領域。在納米材料合成領域中，離子液體可以替代常規的有機溶劑，使得反應可以在常壓下進行，并避免對環境造成污染；離子液體具有很強的自組裝能力，它能夠通過氫鍵形成超分子結構，作為模板或者輔助模板存在；另外，由于離子液體具有較低的表面能，可以起到提高成核速率和穩定納米顆粒的作用。相對于在水相中合成納米顆粒，若以離子液體為模板，既能阻止納米顆粒團聚，反應后又能用簡單的方法將離子液體除去。目前，人們使用離子液體中合成了眾多類型的納米材料，包括金屬(金、銀、鈀等)、非金屬(硒、碲等)、二氧化硅、有機氧化硅、金屬氧化物、金屬硫屬化合物、金屬鹽等 [參見Ma, Z. ; Yu, J. ; Dai, S. : Preparation of inorganic materials using ionic liquids. Advanced materials2Q\Q, 22, 261-285·]。朱英杰等[參見Cao, S. -ff.; Zhu, Y. -J. :1ron oxide hollow spheres: Microwave-hydrothermal ionic liquid preparation, formation mechanism, crystal phase and morphology control and properties. Acta Materialia2QQ9, 57, 2154-2165.]使用微波輔助離子液體法先制備了 a -FeOOH空心球，然后以其為模板，加入硫酸亞鐵鹽共沉淀法制備了 Fe3O4空心球。Zhou 等[參見Zhou, S. ; Ma, Z. ; Baker, G. A. ; Rondinone, A. J. ; Zhu, Q. ; Luo, H.; Wu, Z. ; Dai, S. : Self-Assembly of Metal Oxide Nanoparticles into Hierarchically Patterned Porous Architectures Using Ionic Liquid/Oil Emulsions. Langmuir2QQ9, 25, 7229-7233.]在離子液體與烯烴混合溶劑組成的乳液中合成了具有約300納米或者微米級別孔徑的 Fe3O4 泡沫。Hu 等[參見Hu, H·; Yang, H·; Huang, P·; Cui, D.; Peng, Y. ; Zhang, J. ; Lu, F. ; Lian, J. ; Shi, D. : Unique role of ionic liquid in microwave-assisted synthesis of monodisperse magnetite nanoparticles. Chemical Communications!^, 46, 3866-3868.]在1，2-十六二醇和二苯醚中加入少量油酸和[BMM] [BF4]，以Fe (acac) 3作為鐵源合成了粒徑為6nm的單分散的Fe3O4納米顆粒。 Oliveira等[參見01iveira, F. C. C. ; Effenberger, F. B. ; Sousa, Μ. H. ; Jardim, R. F. ; Kiyohara, P. K. ; Dupont, J. ; Rubim, J. C. ; Rossi, L. M. :1onic liquids as recycling solvents for the synthesis of magnetic nanoparticles. Physical Chemistry Chemical Physics2Qll, 13, 13558-13564.]以[BMM] [PF6]或者[BMM] [NTf2]離子液體作為溶劑，以Fe (acac) 3/M(acac) 3 (M=Co> Fe、Mn或Ni)作為原料，加入油胺作為還原劑和穩定劑合成了粒徑為8納米 15納米的MFe2O4 (M=Co、Fe、Mn或Ni)納米顆粒。Zhang 等[參見Zhangj Y. ; Liuj D. ; Wang, X. ; Song, S. ; Zhangj H. : Synthesis of Ferrite Nanocrystals Stabilized by Ionic-Liquid Molecules through a Thermal Decomposition Route. Chemistry—A European Journall^W, 17，920-924.]以末端帶羧基和離子液體基團的PEG作為結構引導劑和穩定劑，以Fe (acac) 3/M(acac)2 (M=Co.Fe.Zn 或Ni)為原料合成了粒徑為8 11納米的MxFe3_x04(M=Co、Fe、Zn或Ni，0〈x〈l)納米晶。Yin 等[參見Yin，S. ; Luoj Z. ; Xiaj J. ; Li，H. : Microwave-assisted synthesis of Fe3O4 nanorods and nanowires in an ionic liquid. Journal of Physics and Chemistry of Solids2^, 71, 1785-1788.]在[BMM] [BF4]離子液體存在的情況下用微波輔助共沉淀法合成了 Fe3O4納米棒和納米線。Li等[參見Li，X. ; Liuj D. ; Song, S. ; Wangj X. ; Ge，X. ; Zhangj H. : Rhombic dodecahedral Fe3O4:1onic liquid-modulated and microwave-assisted synthesis and their magnetic properties. CrystEngCowm2Q11, 13, 6017-6020.]在[C12Py] [ClO4]離子液體存在的情況下以硫酸亞鐵銨為原料，加入苯酚和六次甲基四胺，微波輔助加熱合成了 Fe3O4十二面納米顆粒。關于具有多級孔結構的磁性納米微球，目前已有報導的合成方法非常復雜。Kido 等[參見Kido，Y. ; Nakanishij K. ; Miyasakaj A. ; Kanamorij K. : Synthesis of Monolithic Hierarchically Porous Iron-Based Xerogels from Iron (III) Salts via an Epoxide-Mediated Sol - Gel P本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種具有多級孔結構、粒徑均一可調的磁性微球的制法，其特征是它包括下列步驟：1).?含鐵離子液體的配制：所述的含鐵的離子液體的陽離子為以下所述陽離子中的一種或多種，陰離子為以下所述陰離子中的一種或多種，并加入可溶性鐵(III)鹽或者可溶性鐵(III)鹽和可溶性二價鹽的混合物，特別地，當陰離子為含鐵的Fe(III)Cl4?時，可以不加入可溶性鐵(III)鹽和可溶性二價鹽，或只加入可溶性二價鹽；所述的陽離子為1,?3?二烷基咪唑離子?[R1R2IM]+、1,?2,?3?三烷基咪唑離子?[R1R2R3IM]+、N?烷基吡啶離子[RPy]+、N1,?N2?二烷基吡唑離子[R1R2Pz]+、N?烷基噻唑離子[RTz]+、N1,?N2?二烷基哌啶離子[R1R2Pp]+、N1,?N2?二烷基吡咯烷離子[R1R2P]+、四烷基季銨離子[NR1R2R3R4]+、四烷基季鏻離子[PR1R2R3R4]+?或三烷基锍離子[SR1R2R3]+；所述的陰離子為Fe(III)Cl4?、M(II)Cl42?(M=Fe,?Co,?Ni,?Mn,?Zn)、Cl?、Br?、BF4?、PF6?、CH3COO?、CF3COO?、C3F7COO?、CF3SO3?、C4F9SO3?、(CF3SO2)2N?、?(C2F5SO2)2N?、(CF3SO2)3C?、SbF6?、AsF6?、CB11H12?、[BR1R2R3R4]?、[N(CN)2]?、NO3?、NO2?中的一種；所述的可溶性鐵(III)鹽包括氯化鐵、溴化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵或醋酸鐵；所述的可溶性二價鹽包括亞鐵、鈷、鎳、錳或鋅等的硝酸鹽，硫酸鹽，醋酸鹽，氯化物或溴化物；2).?在攪拌的情況下，將含鐵的離子液體溶解于乙二醇中形成0.01mol/L~0.2mol/L溶液，然后加入濃度為0.5mol/L~2mol/L的堿溶液，堿溶液的用量為含鐵的離子液體中鐵(III)的摩爾數的2~50倍，繼續攪拌直至均勻，所述的堿溶液為加熱時產生氣體堿溶液，包括氨水、水合肼，羥胺，尿素，六次亞甲基四胺的水溶液；3).?將上述所配制的溶液轉移到密閉容器中，然后將密閉容器轉移到加熱器里加熱到180℃~300℃范圍內的某一溫度，保持溫度反應3小時~24小時，反應結束后自然冷卻；4).?通過磁性分離、離心或者過濾等手段將上述反應得到的固體產物分離，并用水和乙醇多次反復洗滌，最后置于40℃~80℃的真空干燥箱中干燥，即得到目標產品磁性微球。...
【技術特征摘要】
1.一種具有多級孔結構、粒徑均一可調的磁性微球的制法，其特征是它包括下列步驟 1).含鐵離子液體的配制 所述的含鐵的離子液體的陽離子為以下所述陽離子中的一種或多種，陰離子為以下所述陰離子中的一種或多種，并加入可溶性鐵(III)鹽或者可溶性鐵(III)鹽和可溶性二價鹽的混合物，特別地，當陰離子為含鐵的Fe(III)Cl4-時，可以不加入可溶性鐵(III)鹽和可溶性二價鹽，或只加入可溶性二價鹽； 所述的陽離子為1，3-二烷基咪唑離子[R1R2M]+U, 2，3-三烷基咪唑離子[R1R2R3IM]+、N-烷基吡啶離子[RPy]+、N1, N2- 二烷基吡唑離子[R1R2Pz]+、N-烷基噻唑離子[RTz]+^N1, N2-二烷基哌啶離子[R1R2Pp]+A1, N2-二烷基吡咯烷離子[R1R2P]+、四烷基季銨離子[NR1R2R3R4]+、四烷基季鱗離子[PR1R2R3R4]+或三烷基銷!離子[SR1R2R3]+; 所述的陰離子為 Fe(III)ClpM(II)Cl廣(M=Fe, Co, Ni, Mn, Zn)、Cl'Br'BF4'PF6'CH3COO' CF3COO' C3F7COO' CF3SO3' C4F9SO3' (CF3SO2)2N' (C2F5SO2)2N' (CF3SO2)3C' SbF6'AsFpCB11H12' [BR1R2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陸云，卿旭堂，岳笑笑，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發明
國別省市：
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