[发明专利]一种贵金属纳米粒子处于双壳夹层的磁性核/壳/壳三重结构材料及其制备方法

摘要

本发明属于磁性材料领域，涉及一种贵金属纳米粒子处于双壳夹层的磁性核/壳/壳三重结构材料及其制备方法。本发明以Fe3O4磁性粒子为核，通过正硅酸乙酯在磁性粒子表面水解形成一层SiO2，然后在SiO2上面通过偶联法负载具有催化活性的贵金属纳米粒子，最后再包覆一层具有规则孔道的ZIF‑8壳层，使贵金纳米粒子处于双壳层夹层间，得到磁性到核/壳/壳三重结构材料。得到的复合材料不仅能够通过外加磁场实现材料与反应体系的快速分离，而且贵金纳米粒子处于双壳层夹层间防止贵金属粒子流失和聚集，同时外层微孔ZIF‑8膜层还能赋予该材料的择形选透功能，使其在择形吸附与催化领域具有很好的潜在应用前景。

主权项

一种贵金属纳米粒子处于双壳夹层的磁性核/壳/壳三重结构材料的制备方法，其特征在于，该磁性核/壳/壳三重结构材料的磁性核为粒径300‑500nm的Fe3O4磁性粒子；在磁性核表面包覆有一层SiO2壳，在SiO2壳表面负载贵金属纳米粒子，SiO2壳的厚度为40nm，包裹有SiO2壳的Fe3O4磁性粒子即为Fe3O4@SiO2核壳结构粒子；Fe3O4@SiO2核壳结构粒子的外层包覆一层厚度为80nm且具有规则孔道的ZIF‑8保护及功能化层，得到贵金属纳米粒子处于双壳夹层的磁性核/壳/壳三重结构材料；具体步骤如下：（1）粒径为300‑500nm的Fe3O4磁性粒子的合成：FeCl3作为铁源、NaAc作为稳定剂、乙二醇作为还原剂和溶剂，将上述物质进行混合；将混合液置于反应釜中200℃反应8h，用磁铁将产物分离并用乙醇洗涤，80℃真空干燥24h后待用；（2）Fe3O4@SiO2核壳结构的合成：将Fe3O4磁性粒子、正硅酸乙酯、NH3、H2O、C2H5OH按质量比为1：3.75：4.5：800：480混合，在30℃条件下反应6h，用磁铁分离产物，再用乙醇和去离子水洗涤，得到Fe3O4@SiO2核壳结构；（3）贵金属纳米粒子的负载：将步骤（2）中得到的Fe3O4@SiO2核壳结构加入到质量百分比浓度为1%的3‑氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，控制Fe3O4的浓度为50g/L，在60℃条件下搅拌处理8h，用乙醇洗涤，将洗涤后得到的固体粒子加入到质量百分比浓度为0.0001%贵金属纳米粒子溶液中进行偶联反应，贵金属纳米粒子溶液的体积为上述3‑氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液体积的一半，形成负载有贵金属纳米粒子的Fe3O4@SiO2核壳结构；（4）ZIF‑8壳层的包覆：将步骤（3）中合成的负载有贵金属纳米粒子的Fe3O4@SiO2核壳结构加入到ZIF‑8材料合成液中进行包覆，反应温度为30℃，反应时间为4h，得到贵金属纳米粒子处于双壳夹层的磁性核/壳/壳三重结构材料；其中，各成分质量比为：负载有贵金属纳米粒子的Fe3O4@SiO2核壳结构中的Fe3O4：Zn2+：2‑甲基咪唑：甲醇=1：1.6：4.2：160。