[发明专利]碳包覆的铁-碳化三铁磁性纳米颗粒的制备方法

说明书

本发明碳包覆的铁‑碳化三铁磁性纳米颗粒的制备方法，涉及包含铁的催化剂，该方法将柠檬酸铁和溴化钾的混合溶液，通过冷冻干燥技术获得均匀分布在溴化钾载体表面的作为铁金属源的柠檬酸铁颗粒，再经过煅烧获得氧化铁‑溴化钾催化剂前驱体，然后采用化学气相沉积法制得磁性纳米颗粒外层为碳层，芯部为铁和碳化三铁构成核心的碳包覆的铁‑碳化三铁磁性纳米颗粒产品，克服了现有技术中存在的所制得的碳包覆铁纳米颗粒的纯度低、颗粒的分散性和粒径的可控性差、颗粒的晶化程度低、稳定性差以及综合性能不佳的缺陷。

技术领域

本发明的技术方案涉及包含铁的催化剂，具体地说是碳包覆的铁-碳化三铁磁性纳米颗粒的制备方法。

背景技术

碳包覆磁性纳米颗粒(Carbon-encapsulated magnetic nanoparticles，简称CEMNPs)具有良好的电化学性能、光学性能、磁性能、吸附性能以及良好的生物相容性，在电、磁、光催化和生物医学领域存在巨大的应用前景。因而近些年来，这种新型的纳米复合材料引起了科研人员广泛的兴趣并展开了一系列的研究工作。碳包覆磁性纳米颗粒的类型众多，其中，碳包覆的铁-碳化三铁磁性纳米颗粒是由纳米铁颗粒经过碳的溶解析出作用后得到的铁-碳化三铁纳米核心和紧密环绕芯部的碳层组成。这种独特的核壳结构使其具有明显的性能优势。首先，由于惰性碳壳的保护作用，避免了环境对芯部铁磁性纳米材料的影响，例如芯部铁磁性纳米材料的氧化，从而解决了铁-碳化三铁纳米颗粒在空气中不能稳定存在的问题；其次，磁性铁-碳化三铁纳米颗粒包覆在碳层之中，能够有效地降低磁性纳米粒子之间强大的范德华力，减少了团聚的现象，减弱了临近的磁性单元的相互影响，从而使得磁性能得到大幅提升；再次，碳包覆的铁-碳化三铁磁性纳米颗粒兼具了碳材料高比表面积、耐高温及耐腐蚀的特性和铁-碳化三铁纳米颗粒的磁性能及催化性能。因此，这种新型的碳包覆磁性纳米颗粒实现了材料的多功能性和可分离性，在许多领域有很高的应用价值，具体包括催化剂、磁性记录、磁性分离、生物医学、靶向药物运输、电磁波吸收、磁共振成像和核废料处理领域。但是，在制备铁-碳化三铁磁性纳米颗粒的现有技术中，仍存在所制得的碳包覆的铁-碳化三铁磁性纳米颗粒的结构不好，难以保证其性能稳定；纯度低，限制了其性能和应用；合成产量低，难以批量生产的缺陷。因此，仍需要进一步创新碳包覆的铁-碳化三铁磁性纳米颗粒的合成工艺，提高其纯度和性能，解决其制备和应用过程中面临的诸多问题。