[发明专利]一种带有空腔的双壳层核壳结构纳米复合粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属先进纳米复合粒子技术领域，具体涉及一种带有空腔的双壳层核壳结构四氧化三铁/聚甲基丙烯酸/二氧化钛纳米复合粒子的制备方法。

背景技术

将无机纳米材料与有机聚合物材料复合可以制备出兼具无机纳米粒子和聚合物双重性质的新型复合材料。此外，空腔的存在使得复合材料具有低密度、高比表面积的特征，这使复合材料在药物运载、生物医药、催化等领域的应用成为可能。四氧化三铁纳米粒子具有无毒、良好的生物相容性、独特的超顺磁性以及可在外加磁场下比较容易地实现收集等特性。将聚合物与四氧化三铁纳米粒子复合，构建核壳结构复合粒子，特别是带有空腔的核壳结构复合粒子引起了研究人员的广泛兴趣。专利CN 101817960 A将静电自组装方法和种子乳液聚合方法相结合，制备出高分子微球为内核，四氧化三铁磁性粒子为中间包覆层，外层包覆有不同聚合物层的核壳结构复合粒子。该方法可根据需要制备具有特定表面基团的复合粒子，应用于靶向制剂、催化等方面。专利CN 103755888 A公开了一种磁性中空复合粒子的制备方法。该方法将多功能聚合物包覆在中空四氧化三铁纳米粒子外层，最终获得磁性核壳复合粒子，该复合粒子可应用于药物运载及药物控释方面。Yao等人制备了四氧化三铁纳米粒子为内核，聚吡咯为外壳的复合粒子。复合粒子内核与外壳之间存在空腔，复合粒子表现出对亚甲基蓝良好的催化能力（Tongjie Yao， Tieyu Cui， Xue Fang et al， Chemical Engineering Journal, 2013, 225, 230）。 Zhang等人报道了以四氧化三铁为内核，聚苯乙烯为中间包覆层，聚苯胺为外层包覆层的核壳复合粒子的制备，最终移除聚苯乙烯包覆层后获得具有空腔的四氧化三铁/聚苯胺核壳复合粒子（Long Zhang, Tingmei Wang, Peng Liu, Chemical Engineering Journal, 2012, 187, 372）。

锐钛矿是一种良好的光催化剂，具有良好的化学稳定性、无毒以及廉价易得的特点，其在紫外光激发下表现出良好的光催化性能，受到研究人员的广泛关注。将四氧化三铁、聚合物以及锐钛矿复合在一起，制备带有空腔的多层核壳结构复合粒子，目前关于这方面的报道还比较少。本发明将三者结合起来，提出了一种结构新颖的双壳层核壳结构纳米复合粒子的制备方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种带有空腔的双壳层核壳结构四氧化三铁/聚甲基丙烯酸/二氧化钛纳米复合粒子的制备方法。该方法所得到的复合粒子可实现对重金属离子的吸收，且在紫外光激发下可实现对有机污染物的催化降解，在外加磁场作用下，可实现分离回收，从而达到重复利用、降低成本的目的。

本发明所制备的复合粒子是一种以四氧化三铁纳米粒子为内核，聚甲基丙烯酸为中间包覆层，二氧化钛为最外层包覆层的核壳结构复合粒子，且聚甲基丙烯酸包覆层与四氧化三铁内核及二氧化钛包覆层之间存在空腔，具体包括如下步骤：

（1）将三价铁盐与稳定剂和还原剂按照质量比1：0.1～0.8：1～3加入到醇类溶剂中，完全溶解后获得铁离子浓度为0.04～0.2 mol·L^-1的溶液；将所得溶液转移到反应釜内，在180～220℃的温度下反应8～10小时后，得到黑色产物，将所述黑色产物分别用去离子水和无水乙醇充分洗涤，经干燥后，最终得到四氧化三铁纳米粒子，其中所述三价铁盐为六水合三氯化铁，稳定剂为柠檬酸钠，还原剂为醋酸钠，醇类溶剂为乙二醇和二甘醇的混合物，其质量比为4～6：1～3；