[发明专利]一种海胆状磁性中空微球的制备方法

说明书

本发明为一种海胆状磁性中空微球的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)聚苯乙烯微球的制备；(2)聚苯乙烯微球的磺化；(3)羟基氧化铁/聚苯乙烯复合微球的制备；(4)二氧化硅或二氧化钛/羟基氧化铁/聚苯乙烯复合微球的制备；(5)煅烧二氧化硅或二氧化钛/羟基氧化铁/聚苯乙烯复合微球。本发明利制备工艺简单，反应条件温和，易于实现产业化生产，具有较好的工业发展前景。

技术领域

本发明的技术方案涉及有机、无机以及高分子材料领域，具体涉及一种海胆状磁性中空微球的制备方法。

背景技术

形态特征与材料的理化性质有着密切的关系。随着纳米材料的发展，如何控制纳米材料的形貌使其发挥更优异的性能已成为国内外的研究重点。众多纳米结构中，海胆状中空纳米结构由于具有超高的比表面积，较强的富集能力，使其在超级电容器，太阳能电池，传感器，表面增强拉曼光谱，光催化和癌症治疗等众多潜在应用中引起更多关注。(Y.Xiao,S.Liu,F.Li,A.Zhang,J.Zhao,S.Fang and D.Jia,Adv.Funct.Mater.,2012,22,4052；W.Q.Wu,Y.F.Xu,H.S.Rao,C.Y.Su and D.B.Kuang,J.Am.Chem.Soc.,2014,136,6437；D.P.Volanti,A.A.Felix,M.O.Orlandi,G.Whitfield,D.-J.Yang,E.Longo,H.L.Tullerand J.A.Varela,Adv.Funct.Mater.,2013,23,1759；X.Wang,D.-P.Yang,P.Huang,M.Li,C.Li,and D.Li,Nanoscale,2014,4,7766；J.H.Pan,X.Z.Wang,Q.Huang,C.Shen,Z.Y.Koh,Q.Wang,A.Engel and D.W.Bahnemann,Adv.Funct.Mater.,2014,24,95；Z.Liu；L.Cheng；L.Zhang；Z.Yang；Z.Liu；J.Fang；Biomaterials,2014,13,4099.)如果将以二氧化硅或二氧化钛为基材的海胆状中空结构与顺磁性结合成纳米复合材料，可以将多种功能整合成一个单一的纳米整体，从而显现出比表面积高，表面易被修饰，磁场响应快，热稳定性好，以及生物相容性好等多重特性。从相关研究领域申报的专利中，可知目前人们在海胆状磁性纳米复合材料制备方面以核壳结构为主，例如(中国，专利号：CN102319564.B，专利名称：一种双层空腔结构及海胆状的二氧化钛磁性微球制备方法；中国，专利号：CN103157430.B，专利名称：一种海胆状核-壳型Fe₃O₄@TiO₂磁性微球及其制备和应用；中国，专利号：CN105688794.A，专利名称：一种海胆状磁性纳米球及其制备与应用)。但由于该结构内部的核增大了传质路径与材料密度，使其在吸附催化方面的应用受到限制，而中空结构由于其具有密度低、比表面积大、传质路径短、半渗透性能等优势，可以有效的降低传质阻力，加快基质/产物的转移，从而被更好的利用于负载或光催化等领域。因此制备海胆状中空磁性二氧化硅或二氧化钛纳米材料具有重要的意义。

本专利设计并制备了海胆状磁性中空二氧化硅或二氧化钛微球，采用磺化以及原位水解再去模板相结合的方式制备了海胆状磁性中空微球。这种微球将中空结构、海胆状结构、磁性巧妙的结合在一起，使材料在催化、环境和生物医药等领域具有巨大的应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种海胆状磁性中空微球的制备方法。该方法以交联聚苯乙烯微球为模板，先将交联聚苯乙烯微球磺化，利用三氯化铁在磺化的聚苯乙烯微球表面生长羟基氧化铁四方纤铁矿(β-FeOOH)，随后再利用硅源或钛源在材料表面水解生成二氧化硅或二氧化钛壳层，最后通过煅烧将交联聚苯乙烯模板去除的同时将β-FeOOH烧结为磁铁矿，使材料在负载催化等领域具有巨大的应用价值。

本发明的技术方案是：

一种海胆状磁性中空微球的制备方法，包括以下步骤：