[发明专利]壳核结构SiO2/Fe3O4复合磁性粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种作为磁性载体使用的壳核结构SiO₂/Fe₃O₄粒子的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。

技术背景

磁性Fe₃O₄微球作为一种新型的功能材料，具有良好的磁学性能，如超顺磁性和高饱和磁化强度等，在作为磁记录材料、磁性液体、传感器、催化剂载体、永磁材料、颜料、雷达波吸波材料等方面都有着广阔的应用前景。但由于磁性纳米粒子具有较高的比表面积和强烈的聚集倾向，且化学稳定性不高，易被氧化，难以直接应用。为了解决这些问题，必须对磁性纳米粒子进行表面修饰使其稳定化。近年来，无机材料SiO₂因具有优良的生物相容性、亲水性以及化学惰性和胶体稳定性等优点而受到人们极大的关注，被用来修饰各种材料，包括磁性Fe₃O₄。

目前，合成SiO₂/Fe₃O₄复合磁性纳米粒子的方法主要有微乳液法和溶胶-凝胶法。微乳液法制备的SiO₂/Fe₃O₄磁性复合颗粒尺寸均匀，分散性较好，但受微乳液体系稳定性的限制，合成的磁性复合颗粒的可调粒径范围有限，且微乳液体系对制备温度及组分变化很敏感，实验重复性不好，产量小，难以大规模的生产；而溶胶-凝胶法由于工艺简单、环境友好及可以大规模生产的优点而倍受人们的青睐，但是此法得到的复合磁性粒子的结构和形貌容易受到制备出的磁性核的形貌和粒径的影响，对原始磁核的制备工艺要求较高。因此目前在利用溶胶-凝胶法对形成SiO₂/Fe₃O₄复合磁性纳米粒子的报道中，由于对磁性母核的结构控制不好，很多复合粒子并未形成包覆效果较明显的壳核结构，且SiO₂包覆层厚度不均匀、磁性核之间团聚严重。本发明首先采用溶剂热法合成了高分散的粒径大小均匀的球形Fe₃O₄磁性母核，在常温条件下利用氨水控制正硅酸乙酯的水解过程，简便的制备出了分散性较好的SiO₂/Fe₃O₄壳核包覆结构磁性复合颗粒，并且通过改变氨水的用量可以调节SiO₂壳层的厚度。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单、条件温和、壳核包覆结构明显的SiO₂/Fe₃O₄磁性复合粒子的制备方法。

本发明的具体步骤如下：

(1)用一定量的乙二醇作为溶剂，将氯化铁，醋酸钠溶解在乙二醇中，磁力高速搅拌条件下再加入适量聚乙二醇继续搅拌得到混合液，然后倒入高压反应釜中，密封加热到一定温度保温数小时，然后洗涤置烘箱干燥即得黑色Fe₃O₄粉末。

所述的加入乙二醇所占反应釜的体积比为0.4-0.8。

(2).室温下，将无水乙醇，去离子水，上述Fe₃O₄粉末，一定量的表面活性剂混合，加入适量浓氨水，超声分散，搅拌条件下缓慢的滴加正硅酸乙酯，继续搅拌数小时，将产物洗涤和干燥，即可得到SiO₂/Fe₃O₄复合磁性粒子。所述的表面活性剂是：十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵。

所述的加浓氨水占乙醇水溶液的体积比为0.2-2％。

按照本发明所述的制备方法具有以下优点：

(1).本发明制备的Fe₃O₄磁性母核颗粒均匀，分散性好，并且可以批量生产。

(2).本发明的制备方法操作简单、条件温和、成本低，合成的SiO₂/Fe₃O₄磁性复合粒子的壳核结构清晰，复合颗粒呈现明显的高分散性，并且通过改变氨水的用量可以调节SiO₂壳层的厚度。

附图说明：

图1：实施例1的Fe₃O₄粒子TEM照片

图2：实施例1的SiO₂/Fe₃O₄壳核结构粒子TEM照片