[发明专利]一种基于Fe3

说明书

本发明涉及一种基于Fe₃O₄纳米片交联结构聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法，包括以Fe₂O₃纳米片为模板，依次经过包覆二氧化硅，Fe₂O₃还原为Fe₃O₄，原位聚合聚丙烯酰胺并包覆Fe₃O₄/SiO₂纳米片，在聚合聚丙烯酰胺时，同时施加一定强度的磁场，得到基于Fe₂O₃纳米片交联结构的聚丙烯酰胺水凝胶。优选还可在获得Fe₃O₄/SiO₂纳米片后分散于水中，并施加短时的磁场，以获得Fe₃O₄纳米片交联结构。以Fe₃O₄纳米片交联结构为核，外包覆聚丙烯酰胺。本发明具有产物结构可调、性能稳定、重现性高，且易于保存和使用等优点。本发明的方法制备的水凝胶，同时包含分子尺度三维网络交联结构和纳米尺度三维网络交联结构。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料合成技术领域，具体涉及一种基于Fe₃O₄纳米片交联结构聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是一种具有亲水性的三维网状交联结构的高分子网络体系。水凝胶性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水，具有良好的生物相容性和生物降解性，而被广泛应用于能源、吸水、传感、生物等领域。

Fe₃O₄纳米材料具有巨大的比表面积，且价格低廉、储备丰富，其在磁学、催化、药物载体、吸附、污水处理及光学等领域备受关注。Fe₃O₄纳米材料的性能与其结构密切相关。对于零维的Fe₃O₄纳米球状材料、一维的Fe₃O₄纳米棒状材料，由于其本身的磁学性质，在外加磁场作用下会组装成一维的纳米链结构。而Fe₃O₄纳米片由于其独特的六边形结构特征和特殊的磁学性能，在外界施加磁场作用后，会发生特殊的组装，通过调控合适的实验条件，可以形成以Fe₃O₄纳米片为单元的交联三维网状结构。将这种以磁性纳米材料为单元组装的三维网状交联结构和以分子为单元形成的三维网状交联结构的水凝胶相结合，将有望解决水凝胶力学性能差、不易回收等缺点。Fe₃O₄纳米片状结构由于其特殊的二维结构特征，具有比表面积大、节约材料、活性高、可调性强等特点，将其和水凝胶相结合，使其在光、磁、吸附、力学、传感、生物等领域具有特殊的性能优势和潜在的应用价值。

目前，所报道的Fe₃O₄纳米材料和水凝胶的复合材料，主要基于Fe₃O₄纳米零维材料和Fe₃O₄纳米一维材料，尚没有见到关于以纳米颗粒为单元通过磁组装形成三维网状交联结构的报道。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于Fe₃O₄纳米片交联结构聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法，该制备方法具有产物结构可调、性能稳定、重现性高，且易于保存和使用等优点。本发明的方法制备的水凝胶，同时包含分子尺度三维网络交联结构和纳米尺度三维网络交联结构。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种基于Fe₃O₄纳米片交联结构聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：