[发明专利]一种具有浸润性可逆转换的光响应磁性纳米颗粒及其制备方法

说明书

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种具有浸润性可逆转换的光响应性磁性纳米颗粒的制备。该方法包括：Fe₃O₄磁性纳米颗粒的制备；SiO₂包覆Fe₃O₄磁性纳米颗粒得到Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒；Fe₃O₄@SiO₂的氨基化得到Fe₃O₄@SiO₂‑NH₂纳米颗粒；Fe₃O₄@SiO₂‑NH₂修饰偶氮苯衍生物AzoC6 acid得到Fe₃O₄@SiO₂‑AzoC6光响应磁性纳米颗粒。本发明的制备方法简单，以不含氟偶氮苯衍生物作为光响应分子，价格低廉，对环境污染比较小，光响应速率快，具有优良的浸润性可逆转换特性，并具有长期稳定性，同时具有磁响应性能，便于回收。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种具有浸润性可逆转换的光响应性磁性纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

浸润性是固液接触面之间的一个重要特性。近年来，对浸润材料的研究得到了广泛的关注，现有的单一型的浸润材料已经不能满足实际生产和生活的需求，可响应外部刺激的浸润性可逆切换材料，即智能响应型浸润材料应运而生。在外界刺激中，光刺激相比于溶剂刺激、温度刺激等其他刺激相比，具有无接触式、高精确定位性和低污染性等特点。因此，具有浸润性可逆转换的光响应智能表面备受关注。此外，含氟碳链的偶氮苯衍生物因为表面自由能极低，经常用于智能响应性浸润表面的制备，然而含氟碳链的有机物对于环境有一定的危害，而且难以生物降解，需要引起重视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有浸润性可逆转换的光响应磁性纳米颗粒及其制备方法，该颗粒的浸润性在光刺激下可在亲疏水间可逆转换，在外加磁场的情况下可以实现快速的分离回收；本发明制备方法简单易行，原料价格低廉，对环境污染小。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有浸润性可逆转换的光响应磁性纳米颗粒的制备方法，包括以下四个步骤：

（1）Fe₃O₄磁性纳米颗粒的制备：FeCl₃·6H₂O和乙酸钠溶解于 30 mL乙二醇中，室温下剧烈搅拌0.5~1 h后，将混合溶液转移到高压反应釜中，放于烘箱中反应，反应结束后冷却至室温，用磁石进行固液分离，然后经乙醇洗、水洗并真空干燥，得到黑色 Fe₃O₄磁性纳米颗粒；

（2）SiO₂包覆Fe₃O₄磁性纳米颗粒：将0.1 g 的Fe₃O₄磁性纳米颗粒加入到20~50 mL无水乙醇和去离子水的混合液中，超声分散后加入2.5mL氨水；将正硅酸乙酯TEOS溶解在无水乙醇中，将其转入到Fe₃O₄颗粒乙醇的分散液中室温下搅拌反应；反应结束后用磁石进行固液分离，然后水洗、真空干燥，得到Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒；

（3）Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒的氨基化：将0.1 g的Fe₃O₄@SiO₂和0.0664g的3-氨丙基三乙氧基硅烷APTES溶解于4 mL甲苯中，超声机功率为200 W超声处理20 min后放进摇床中反应，反应结束后用磁石进行固液分离，然后经乙醇洗、水洗并真空干燥，得到 Fe₃O₄@SiO₂-NH₂纳米颗粒；