[发明专利]一种功能化磁性纳米复合材料四氧化三铁/二氧化硅-APTMS的制备方法

说明书

本发明公开了一种功能化磁性纳米复合材料四氧化三铁/二氧化硅‑APTMS的制备方法，在超声波条件下先制得磁性纳米Fe₃O₄颗粒，再于超声波辐照下通过共沉淀法一步合成分散性好、颗粒均匀、比表面积更大和便于回收的功能化磁性纳米复合材料Fe₃O₄@SiO₂‑APTMS；采用本发明方法合成功能化磁性纳米复合材料Fe₃O₄@SiO₂‑APTMS设备简单，操作方便，产物粒径分布均匀，粒径范围在10～100nm左右，功能化磁性纳米复合材料Fe₃O₄@SiO₂‑APTMS比表面积为100～150m²/g，纳米颗粒未出现明显氧化现象。

技术领域

本发明涉及一种功能化磁性纳米复合材料Fe₃O₄@SiO₂-APTMS的制备方法。

背景技术

目前，国内外去除水体重金属离子的方法主要有化学沉淀法、膜分离法、电解法、离子交换法、生物法以及吸附法等。吸附法以其高效、经济、简便等优点而被广泛应用。传统的吸附剂如活性炭、沸石以及分子筛等，是基于吸附剂较大的比表面积及较高的表面能通过物理吸附去除水中的重金属(孙晓飞,张宁,刘淑艳,等.六价铬Cr(Ⅵ)最新研究进展[J].应用化工,2020,49(04):1035-1038)。然而，这些材料大多存在选择性差、再生难、易产生二次污染等缺点，尤其在吸附处理后，吸附剂与废水不能实现快速有效分离，这也正是污水处理中急待解决的难题之一。

随着纳米技术的迅速发展，各种磁性纳米材料被成功地合成出来，并被应用于环境污染的修复。纳米Fe₃O₄颗粒因制备工艺相对简便、价廉、无毒等优点而被广泛应用。其具有表面效应、量子尺寸效应、体积效应和宏观量子隧道效应等纳米尺寸效应，极高的比表面积和表面活性使其具有良好的吸附性能。当颗粒粒径小于20nm时，在常温下表现出超顺磁性，易修饰功能基团，与目标物发生特异性亲和吸附，在外加磁场的定向控制下，通过清洗和解吸操作，可将目标物从多组分环境中快速分离出来(Cendrowskia K,Sikorab P,Zielinskaa B.Chemical and thermal stability of core-shelled magnetitenanoparticles and solid silica[J].Applied Surface Science,2017,407:391–397；Liu J,Zhang J,Xing L,et al.Magnetic Fe₃O₄/attapulgite hybrids for Cd(II)adsorption:Performance,mechanism and recovery[J].Journal of HazardousMaterials,2021,412(14):125-237)。此外，纳米Fe₃O₄颗粒优异的热稳定性和机械强度，使其能适用于多种环境。