[发明专利]一种基于氢键结合的纳米四氧化三铁/氨基化碳纳米管复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于氢键结合的纳米四氧化三铁/氨基化碳纳米管复合材料及其制备方法，属于四氧化三铁/碳纳米管复合材料领域。该制备方法包括以下步骤：将铁盐溶液加入到氨水反应完全后，抽滤、清洗后将所得固体干燥，得到纳米四氧化三铁；将碳纳米管表面氨基化，除去溶剂后将固体干燥，得到氨基化碳纳米管；随后，将所得四氧化三铁与所得氨基化碳纳米管加入到溶剂中混合分散均匀，得到纳米四氧化三铁/氨基化碳纳米管复合材料。本发明通过利用纳米四氧化三铁表面丰富的含氧官能团与氨基化碳纳米管形成氢键作用，有效提高了两者之间的结合力，改善了碳纳米管表面的吸附性，能够吸附大量的四氧化三铁。

技术领域

本发明属于四氧化三铁/碳纳米管复合材料领域，具体涉及一种基于氢键结合的纳米四氧化三铁/氨基化碳纳米管复合材料及其制备方法。

背景技术

复合填料体系可以实现不同功能的化学填料的配合，比如磁性碳纳米管可以使得四氧化三铁的强磁性与碳纳米管的高力学、导电、导热性进行配合。目前大部分基于纳米四氧化三铁的磁性碳纳米管都是利用共沉淀法制得的，但是这个方法无法在四氧化三铁—碳纳米管间产生较强的界面连接，需要引入界面相容剂。即使如此，也无法在碳纳米管表面沉积大量的四氧化三铁，进而所制备的磁性碳纳米管的磁学性能表现不足，限制了导电磁性复合材料在药物载体、可控吸附、电磁屏蔽等领域的应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种基于氢键结合的纳米四氧化三铁/碳纳米管复合材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的基于氢键结合的纳米四氧化三铁/氨基化碳纳米管复合材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种基于氢键结合的纳米四氧化三铁/氨基化碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将纳米四氧化三铁以及碳纳米管加入到溶剂中混合分散均匀，得到纳米四氧化三铁/氨基化碳纳米管悬浮液，再清洗、抽滤、干燥，得到基于氢键结合的纳米四氧化三铁/氨基化碳纳米管复合材料；所述碳纳米管为氨基化碳纳米管。

优选的，所述氨基化的方法包括利用氨基硅烷偶联剂接枝、酰氯化随后接枝胺类化合物中的至少一种。

优选的，所述氨基化碳纳米管的制备包括以下步骤：将多壁碳纳米管加入到氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中搅拌反应，得到氨基化碳纳米管。

优选的，所述氨基化碳纳米管的制备包括以下步骤：将2g多壁碳纳米管加入到100mL 0.2mL/L氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，在70℃下搅拌4h，随后清洗、抽滤、干燥，得到氨基化碳纳米管。

优选的，所述的多壁碳纳米管是指管径为1～30nm，长度为1～100μm，纯度99％的多壁碳纳米管。

优选的，所述的纳米四氧化三铁/氨基化碳纳米管悬浮液中氨基化碳纳米管的含量为50～80wt％，纳米四氧化三铁的含量为20～50wt％。

优选的，所述混合是在60℃～80℃下混合搅拌4～6h。

优选的，所述的溶剂是指乙醇、甲醇、丙酮和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。

优选的，所述纳米四氧化三铁的制备包括以下步骤：将铁盐溶液逐滴加到氨水中，用水反复清洗抽滤，所得固体随后干燥，得到纳米四氧化三铁。

优选的，所述铁盐溶液是20～30g/L的氯化铁、10～15g/L的硫酸亚铁及2～3mL/L的37wt％盐酸的铁盐溶液；所述逐滴是指一边搅拌铁盐溶液一边将铁盐溶液滴加至氨水中，搅拌时间为10～30min；所述干燥是指在80～120℃真空条件下干燥24～36h。