[发明专利]一种中空状磁性介孔SiO2纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型磁性材料，具体是一种中空状磁性介孔SiO₂纳米材料及其制备方法。

背景技术

纳米铁氧体磁性材料具有独特的结构和磁性能，因其具有高频损耗小、密度高、耐磨及寿命长等优点，在航空、电子、信息、冶金、化工、生物和医学等领域具有广泛的应用。纳米磁性颗粒通常极易团聚，这使其应用受到限制。将磁性颗粒改性或与其他物质结合可有效的减少团聚，有利于颗粒的分散和稳定。目前，利用SiO₂包覆磁性颗粒，制备磁性介孔SiO₂微球；用SiO₂包覆层来提高复合材料的稳定性，并利用SiO₂介孔的高比表面积、容易辨析的孔结构和可控孔径等特性，使复合磁性颗粒具有优良的性能。磁性介孔SiO₂材料的制备方法主要有两种，原位法和两步法。通过两步法在制备好的磁性颗粒表面上，利用硅源反应得到的磁性介孔SiO₂材料具有较多的优点。

近年来，随着合成技术和制备方法的进步，涉及具有特殊性质与功能的中空纳米微球光催化剂引起人们广泛关注。这类结构的材料具有低密度、高比表面积的特性，而且其空心部分可容纳大量的客体分子或大尺寸的功能材料，因此，空心微球材料在催化、可控药物释放和人造细胞等领域具有广泛的应用前景。但是目前尚未见到有涉及SiO₂包覆的钴铁氧体中空复合磁性颗粒的报道。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种磁性和尺寸均可调的中空状磁性介孔SiO₂纳米材料及其制备方法。

本发明所述的中空状磁性介孔SiO₂纳米材料，包括形貌及组成物质，其特征在于：所述形貌为中空状结构，组成物质为磁性颗粒及SiO₂，磁性颗粒被SiO₂包覆。

本发明还提供了该中空状磁性介孔SiO₂纳米材料的制备方法，其由以下步骤制备而成：

1) 将葡萄糖溶液通过水热合成法制备成碳球；

2) 利用聚甲基二烯丙基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠改性步骤1）的碳球，使其表面沉积正电荷，得到碳球-(PDDA-PSS-PDDA)；

3)制备钴铁氧体颗粒；

4) 在乙醇、水和氨水的混合溶液中加入正硅酸乙酯，搅拌反应，其中乙醇、水、氨水、正硅酸乙酯的体积比为100:2:4:1；加入0.04~0.4 g/L的钴铁氧体颗粒，搅拌；引入0.06~0.6 g/L步骤2)制备的碳球-(PDDA-PSS-PDDA)，搅拌干燥，制得SiO₂-CoFe₂O₄-碳球复合物；

5) 在350~650 ℃下煅烧步骤4) 制备的SiO₂-CoFe₂O₄-碳球复合物4 h，获得中空状磁性介孔SiO₂纳米材料。

所述步骤1）的具体过程为：将0.05~0.5 g/mL的葡萄糖溶液通过水热合成法在水热温度150~200 ℃下水热4~12 h，制备成碳球。

所述步骤2）的具体过程为：制0.003~0.006 g/mL 的NaCl溶液，加入聚甲基二烯丙基氯化铵，即PDDA，制备成0.1~0.2 wt.% PDDA溶液，加入上述步骤1)得到的产物并搅拌过滤，得到碳球-PDDA；配制0.003~0.006 g/mL 的NaCl溶液，加入聚苯乙烯磺酸钠，即PSS，制备成0.05~0.1 wt.% PSS溶液，加入碳球-PDDA并搅拌过滤，制得碳球-(PDDA-PSS)；将碳球-(PDDA-PSS)加入到上述PDDA溶液中，制备碳球-(PDDA-PSS-PDDA)，