專利名稱：一種介孔可控的磁性微球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種介孔可控的磁性微球的制 備方法。
背景技術(shù)：
磁性納米材料由于其獨特的磁物理性能，如可以對外加磁場有遠程響應(yīng)的特殊性 質(zhì)、可在外界磁場控制下移動以及具有在外界交變磁場條件下的磁致熱物理效應(yīng)，在日常 生活中得到了廣泛的應(yīng)用，例如制備高密度的磁存儲設(shè)備、催化劑、顏料、磁流體以及生物 診斷相關(guān)應(yīng)用等。目前制備磁性納米粒子的方法主要是共沉淀法。共沉淀法是將鐵鹽和亞鐵鹽以一 定的比例配成溶液，室溫或加熱條件下加入堿液進行共沉淀。共沉淀的優(yōu)點在于可以大量 制備磁性納米粒子，但得到的納米粒子往往是多分散的，結(jié)晶度不高，粒徑較小，具有較低 的磁響應(yīng)性，這對后續(xù)的應(yīng)用是不利的。目前文獻報道亞微米級磁性粒子的合成方法主要 為溶劑熱法，可以得到粒徑在200 800nm的磁性微球，和共沉淀法制備得到的磁性納米粒 子相比，具有很高的磁響應(yīng)性，但是磁響應(yīng)性的增加是以犧牲比表面積為代價的。因此，開發(fā)一種同時具有高磁響應(yīng)性和高比表面積，形貌均一、分散性好，同時易 于批量生產(chǎn)的磁性微球的制備方法是化工科技領(lǐng)域面臨的一項挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種簡單易行能批量生產(chǎn)的介孔可控的磁性微球的制備方法。本發(fā)明內(nèi)容為一種介孔可控的磁性微球的制備方法，其具體步驟如下(1)將可溶性三價鐵離子鹽、醋酸銨和聚谷氨酸分別加入到乙二醇溶液中，得到混 合溶液，控制混合溶液中三價鐵離子鹽濃度為0. 05 0. 40mol/L,醋酸銨濃度為0. 50 4. OOmol/L，聚谷氨酸濃度為2. 50 50. 00g/L的澄清溶液；(2)將步驟(1)得到的混合溶液放入密閉加熱容器中，在200 300°C下進行溶劑 熱反應(yīng)，加熱時間為8 72小時；(3)將步驟(2)所得產(chǎn)物用去離子水洗滌，烘干，即得所需產(chǎn)物。本發(fā)明中，步驟(1)中所使用的可溶性三價鐵離子鹽為氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵或 醋酸鐵中的一種。本發(fā)明中，步驟(1)中所使用的聚谷氨酸分子量為100 lOOOkDa。本發(fā)明中，步驟(3)中所述烘干溫度為40 80°C。本發(fā)明通過改變可溶性三價鐵離子鹽、聚谷氨酸的投入量和反應(yīng)時間，可以控制 介孔磁性微球粒徑、比表面積、孔容及平均孔徑。上述反應(yīng)以化學(xué)方程式表示如下Fe3++H0CH2-CH20H — Fe304
利用本發(fā)明方法得到的介孔磁性微球，微球粒徑分布在50 500nm，且微球的比 表面積可控制在10 300m2/g，孔容可控制在0. 05 1. 50cm7g，平均孔徑可控制在2. 0 10. Onm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明采用可溶性三價鐵離子鹽、醋酸 銨、聚谷氨酸和乙二醇為原料，采用溶劑熱的方法，制備出了大量廉價的介孔磁性微球。產(chǎn) 品形貌均一且分散性好，粒徑分布窄。該方法原料價廉易得，工藝相當簡單，生產(chǎn)易于放大， 所得產(chǎn)品具有較大的性能調(diào)控空間，如可以通過實驗條件的變化使產(chǎn)品的粒徑、比表面積、 孔容及平均孔徑得到調(diào)節(jié)。由于磁性微球是現(xiàn)代工業(yè)，尤其是工業(yè)催化很好的載體，本發(fā)明 制備的產(chǎn)品同時具有高的磁響應(yīng)性和高的比表面積，質(zhì)量穩(wěn)定，可控性好，因而具有廣闊的 應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明實施例1中的介孔磁性微球的粉末X射線衍射圖；圖2是本發(fā)明實施例1中的介孔磁性微球的透射電子顯微鏡圖；圖3是本發(fā)明實施例1中的介孔磁性微球的氮氣吸附脫附等溫曲線圖。
具體實施例方式下面的實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。實施例1 取16mmol的氯化鐵，50mmol的醋酸銨，0. 5g分子量為lOOOkDa的聚谷氨酸加入到 50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，200°C加熱8小時，所得黑 色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。圖1-3是用 粉末X射線衍射、透射電子顯微鏡和氮氣吸附脫附等溫曲線進行表征的結(jié)果。微球粒徑為 436nm,比表面積為182m2/g，孔容為0. 65cm7g，平均孔徑可控制在5. 8nm。實施例2 取2mmol的氯化鐵，50mmol的醋酸銨，0. 5g分子量為lOOOkDa的聚谷氨酸加入到 50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，250°C加熱8小時，所得黑 色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。微球粒徑為 49nm,比表面積為270m2/g，孔容為1. 35cm7g，平均孔徑可控制在2. 5nm。實施例3 取16mmol的硝酸鐵，50mmol的醋酸銨，0. 5g分子量為lOOOkDa的聚谷氨酸加入到 50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，300°C加熱8小時，所得黑 色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。微球粒徑為 407nm,比表面積為210m2/g，孔容為0. 75cm7g，平均孔徑可控制在5. lnm。實施例4 取16mmol的硫酸鐵，50mmol的醋酸銨，0. 5g分子量為lOOOkDa的聚谷氨酸加入到 50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，200°C加熱8小時，所得黑 色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。微球粒徑為 413nm,比表面積為197m2/g，孔容為0. 70cm7g，平均孔徑可控制在5. 3nm。
實施例5 取16mmol的醋酸鐵，50mmol的醋酸銨，0. 5g分子量為lOOOkDa的聚谷氨酸加入到 50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，200°C加熱8小時，所得黑 色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。微球粒徑為 450nm,比表面積為176m2/g，孔容為0. 59cm7g，平均孔徑可控制在6. 5nm。實施例6 取16mmol的氯化鐵，20mmol的醋酸銨，0. 5g分子量為lOOOkDa的聚谷氨酸加入到 50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，200°C加熱8小時，所得黑 色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。微球粒徑為 483nm,比表面積為52m2/g，孔容為0. 15cm7g，平均孔徑可控制在9. Onm。實施例7 取16mmol的氯化鐵，160mmol的醋酸銨，0. 5g分子量為lOOOkDa的聚谷氨酸加入 到50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，200°C加熱8小時，所得 黑色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。微球粒徑 為79nm，比表面積為281m2/g，孔容為1. 38cm7g，平均孔徑可控制在3. 3nm。實施例8 取16mmol的氯化鐵，50mmol的醋酸銨，0. lg分子量為lOOOkDa的聚谷氨酸加入到 50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，200°C加熱8小時，所得黑 色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。微球粒徑為 498nm,比表面積為12m2/g，孔容為0. 06cm7g，平均孔徑可控制在9. 7nm。實施例9 取16mmol的氯化鐵，50mmol的醋酸銨，2. 0g分子量為lOOOkDa的聚谷氨酸加入到 50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，200°C加熱8小時，所得黑 色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。微球粒徑為 52nm,比表面積為296m2/g，孔容為1. 51cm7g，平均孔徑可控制在1. 9nm。實施例10 取16mmol的氯化鐵，50mmol的醋酸銨，0. 5g分子量為lOOOkDa的聚谷氨酸加入到 50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，200°C加熱24小時，所得黑 色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。微球粒徑為 451nm,比表面積為152m2/g，孔容為0. 58cm7g，平均孔徑可控制在4. 9nm。實施例11 取16mmol的氯化鐵，50mmol的醋酸銨，0. 5g分子量為lOOOkDa的聚谷氨酸加入到 50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，200°C加熱72小時，所得黑 色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。微球粒徑為 485nm,比表面積為128m2/g，孔容為0. 41cm7g，平均孔徑可控制在4. 3nm。實施例12 取16mmol的氯化鐵，50mmol的醋酸銨，0. 5g分子量為100kDa的聚谷氨酸加入到 50毫升的水熱釜中，向釜中加入40毫升的乙二醇溶液，溶解后，200°C加熱8小時，所得黑 色沉淀經(jīng)去離子水洗滌，40 80°C之間干燥，制得介孔四氧化三鐵磁性微球。微球粒徑為
5348nm,比表面積為145m2/g，孔容為0. 49cm7g，平均孔徑可控制在7. lnm。
權(quán)利要求
一種介孔可控的磁性微球的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)將可溶性三價鐵離子鹽、醋酸銨和聚谷氨酸分別加入到乙二醇溶液中得到混合溶液，控制混合溶液中三價鐵離子鹽濃度為0.05～0.40mol/L，醋酸銨濃度為0.50～4.00mol/L，聚谷氨酸濃度為2.50～50.00g/L的澄清溶液；(2)將步驟(1)配制的溶液放入密閉加熱容器中，在200～300℃下進行溶劑熱反應(yīng)，加熱時間為8～72小時；(3)將步驟(2)中所得產(chǎn)物用去離子水洗滌，在40～80℃烘干，即得所需產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介孔可控的磁性微球的制備方法，其特征在于步驟⑴中 所使用的可溶性三價鐵離子鹽為氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵或醋酸鐵中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介孔可控的磁性微球的制備方法，其特征在于步驟⑴中 所使用的聚谷氨酸分子量為100 lOOOkDa。
全文摘要
本發(fā)明屬于無機材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種介孔可控的磁性微球的制備方法，其具體步驟為將可溶性三價鐵離子鹽、醋酸銨和聚谷氨酸分別加入到乙二醇溶液中，得到混合溶液，控制混合溶液中三價鐵離子鹽濃度為0.05～0.40mol/L，醋酸銨濃度為0.50～4.00mol/L，聚谷氨酸濃度為2.50～50.00g/L的澄清溶液；放入密閉加熱容器中，在200～300℃下進行溶劑熱反應(yīng)，加熱8～72小時；將所得產(chǎn)物用去離子水洗滌，在40～80℃烘干。本發(fā)明提出了一種簡單易行能批量生產(chǎn)的新制備方法，同時具有高的磁響應(yīng)性和高比表面積，原料易得，制備過程重復(fù)性好，制得的微球粒徑、比表面積、孔容及平均孔徑可控。
文檔編號C01G49/08GK101863517SQ20101018639
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者汪長春, 羅彬 申請人:復(fù)旦大學(xué)