[发明专利]碳包覆四氧化三铁双壳层空心胶体球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性纳米材料制备领域，尤其涉及一种碳包覆四氧化三铁双壳层空心胶体球的制备方法。

背景技术

据中国《无机盐工业》(2007年，第39卷，5页)介绍，四氧化三铁纳米粒子在磁存储、催化、生物医药、微波吸收材料等方面有可观的应用前景。在生物医药方面四氧化三铁可以作为药物载体进行靶向给药，也可以作为核磁共振的增强剂。四氧化三铁制备的磁流体在真空密封、音圈散热、快速印刷、分选矿物、精密研磨、传感器和宇航技术等领域获得广泛应用。

英国《化学通讯》(Chem.Commun.2004年，2442页)报道了一种用铁的硬脂酸盐热分解的方法制备碳包覆四氧化三铁的方法，不过此方法需要在900℃高温下分解制备，设备要求较高，并且此方法制备出的粒子碳层厚度从20到80nm不等，粒子直径也在20至200nm之间，粒径分布过宽，这大大限制了该粒子在光子晶体材料方面等的应用，而且此粒子为实心粒子，质量较大，也限制了其在生物方面(比如药物载体)的应用。美国化学会志(J.AM.CHEM.SOC.2002年，第124卷，8204页)报道了一种用金属有机化合物作为前驱体合成四氧化三铁纳米粒子的方法，不过此方法在油相中进行，需要进行表面修饰之后才能获得亲水性，前驱体昂贵且危险这也大大限制了粒子在生物方面的应用。

以上制备四氧化三铁粒子的方法，或者制备温度较高、工艺要求复杂，或者粒子亲水性较差、需要表面修饰，或者粒子为实心质量偏重，都无法制备兼具粒径均一、亲水性好、有超顺磁性、质量小等特点的粒子。此外文献中提到的表面修饰粒子常常以有机物进行修饰，这种粒子热稳定性不佳，以上种种原因都限制了粒子在生物、催化、磁存储等方面的应用。

发明内容

本发明实施方式提供一种碳包覆四氧化三铁双壳层空心胶体球的制备方法，可以解决目前制备碳包覆四氧化三铁粒子的方法，存在温度高、工艺复杂、制得粒子为实心质量偏重、亲水性较差、需要表面修饰等问题；具有工艺简单，能制备粒径均一、亲水性好、有超顺磁性、质量小的粒子。

为解决上述问题本发明提供的技术方案如下：

本发明实施例提供一种碳包覆四氧化三铁空心胶体球的制备方法，包括：

a、将乙醇与氨水配制成混合溶液，向所述混合溶液加入正硅酸四乙酯，搅拌反应得到尺寸均一的纳米二氧化硅小球产物，将得到的产物洗涤离心分离后并干燥；

b、将上述步骤a得到的产物加入到丙酮中，加入二茂铁，滴加双氧水，搅拌装入反应釜中反应得到二氧化硅内核碳包覆四氧化三铁小球的产物，对反应后得到的产物进行洗涤后离心分离；

c、将步骤b得到的产物洗涤后分散在水中，加入氨水，装入反应釜中反应后，将反应得到的产物进行磁分离，分离出的产物即为碳包覆四氧化三铁空心胶体球。

由上述提供的技术方案可以看出，本发明实施方式提供的方法中，将二氧化硅纳米球作为模板，产物大小均一；以易得的二茂铁作为前驱物，用溶剂热方法在相对低的温度下合成的粒子外层不需修饰就有一层羧基碳层，水溶性很好；通过将内层二氧化硅腐蚀获得了空心粒子从而减轻了粒子质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例1提供的方法中步骤a的产物的场发射扫描电镜图像；

图2为本发明实施例1提供的方法中步骤b的产物的X射线衍射图；

图3为本发明实施例1提供的方法中步骤b的产物的透射电镜图和电子衍射像；

图4为本发明实施例1提供的方法中步骤b的产物的拉曼光谱；

图5为本发明实施例1提供的方法中步骤b的产物的红外光谱；

图6为本发明实施例1提供的方法中步骤b的产物的磁滞回线；

图7为本发明实施例1提供的方法中步骤b的产物的场发射扫描电镜图像；

图8为本发明实施例1提供的方法中步骤c的产物的透射电子显微镜图像；

图9为本发明实施例2提供的方法中得到的二氧化硅的场发射扫描电镜图像；

图10为本发明实施例7提供的方法中反应2小时得到的产物的透射电镜像；

图11为本发明实施例7提供的方法中反应4小时得到的产物的透射电镜像；

图12为本发明实施例7提供的方法中反应8小时得到的产物的透射电镜像。