[发明专利]一种具有多级孔结构、粒径均一可调的磁性微球的制法

说明书

技术领域：

本发明属于纳米材料制备技术，具体涉及一种具有多级孔结构、粒径均一可调的磁性微球的制备方法。

背景技术：

室温离子液体是由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质，它具有非挥发性、低熔点、宽液程、强的静电场、宽的电化学窗口、良好的导电与导热性、高热容、高稳定性、选择性溶解力与可设计性。这些特点促使对离子液体的研究和使用从最初的化学化工领域，迅速拓展到包括功能材料、能源、资源环境、生命科学在内的众多领域。

在纳米材料合成领域中，离子液体可以替代常规的有机溶剂，使得反应可以在常压下进行，并避免对环境造成污染；离子液体具有很强的自组装能力，它能够通过氢键形成超分子结构，作为模板或者辅助模板存在；另外，由于离子液体具有较低的表面能，可以起到提高成核速率和稳定纳米颗粒的作用。相对于在水相中合成纳米颗粒，若以离子液体为模板，既能阻止纳米颗粒团聚，反应后又能用简单的方法将离子液体除去。

目前，人们使用离子液体中合成了众多类型的纳米材料，包括金属(金、银、钯等)、非金属（硒、碲等）、二氧化硅、有机氧化硅、金属氧化物、金属硫属化合物、金属盐等[参见：Ma, Z.; Yu, J.; Dai, S.: Preparation of inorganic materials using ionic liquids. Advanced materials2010, 22, 261-285.]。朱英杰等[参见：Cao, S.-W.; Zhu, Y.-J.: Iron oxide hollow spheres: Microwave-hydrothermal ionic liquid preparation, formation mechanism, crystal phase and morphology control and properties. Acta Materialia2009, 57, 2154-2165.]使用微波辅助离子液体法先制备了α-FeOOH空心球，然后以其为模板，加入硫酸亚铁盐共沉淀法制备了Fe₃O₄空心球。Zhou等[参见：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. Langmuir2009, 25, 7229-7233.]在离子液体与烯烃混合溶剂组成的乳液中合成了具有约300纳米或者微米级别孔径的Fe₃O₄泡沫。Hu等[参见：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 Communications2010, 46, 3866-3868.]在1, 2-十六二醇和二苯醚中加入少量油酸和[BMIM][BF₄]，以Fe(acac)₃作为铁源合成了粒径为6nm的单分散的Fe₃O₄纳米颗粒。Oliveira等[参见：Oliveira, F. C. C.; Effenberger, F. B.; Sousa, M. H.; Jardim, R. F.; Kiyohara, P. K.; Dupont, J.; Rubim, J. C.; Rossi, L. M.: Ionic liquids as recycling solvents for the synthesis of magnetic nanoparticles. Physical Chemistry Chemical Physics2011, 13, 13558-13564.]以[BMIM][PF₆]或者[BMIM][NTf₂]离子液体作为溶剂，以Fe(acac)₃/M(acac)₃(M=Co、Fe、Mn或Ni)作为原料，加入油胺作为还原剂和稳定剂合成了粒径为8纳米~15纳米的MFe₂O₄(M=Co、Fe、Mn或Ni)纳米颗粒。Zhang等[参见：Zhang, Y.; Liu, D.; Wang, X.; Song, S.; Zhang, H.: Synthesis of Ferrite Nanocrystals Stabilized by Ionic-Liquid Molecules through a Thermal Decomposition Route. Chemistry--A European Journal2011, 17, 920-924.]以末端带羧基和离子液体基团的PEG作为结构引导剂和稳定剂，以Fe(acac)₃/M(acac)₂(M=Co、Fe、Zn或Ni)为原料合成了粒径为8~11纳米的M_xFe_3-xO₄(M=Co、Fe、Zn或Ni，0<x<1)纳米晶。Yin等[参见：Yin, S.; Luo, Z.; Xia, J.; Li, H.: Microwave-assisted synthesis of Fe₃O₄ nanorods and nanowires in an ionic liquid. Journal of Physics and Chemistry of Solids2010, 71, 1785-1788.]在[BMIM][BF₄]离子液体存在的情况下用微波辅助共沉淀法合成了Fe₃O₄纳米棒和纳米线。Li等[参见：Li, X.; Liu, D.; Song, S.; Wang, X.; Ge, X.; Zhang, H.: Rhombic dodecahedral Fe₃O₄: ionic liquid-modulated and microwave-assisted synthesis and their magnetic properties. CrystEngComm2011, 13, 6017-6020.]在[C₁₂Py][ClO₄]离子液体存在的情况下以硫酸亚铁铵为原料,加入苯酚和六次甲基四胺, 微波辅助加热合成了Fe₃O₄十二面纳米颗粒。