專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備多孔磁、催化雙功能一維復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微/納米材料制備技術(shù)及納米功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種制備多孔雙功能(磁性和光催化性能)ZnFe204/Fe304/Ag/C和a^e204/Zn0/Ag —維復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
最近，由于在高密度磁記錄、微波器件、磁流體等方面潛在的應(yīng)用前景，尖晶石的鐵酸鹽(AFe2O4)材料受到越來(lái)越多的關(guān)注。而作為其中主要的一類(lèi)，鋅鐵尖晶石(ZnFe2O4) 納米結(jié)構(gòu)由于其顯著的一些性質(zhì)，例如磁的和電的行為、對(duì)高溫廢氣脫硫的吸附能力等等]，被研究能應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。另外，由于其窄的帶隙寬度(1.92eV)，能夠應(yīng)用于光催化降解有機(jī)污染物質(zhì)。因此，到目前為止，各種不同形貌的S^e2O4的納米結(jié)構(gòu)被通過(guò)水熱法、微乳液法、共沉淀法、溶膠/凝膠法、尿素燃燒法、靜電紡絲法、超聲空化法以及熱分解
iS寸寸。目前，磁性納米粒子(MNPs)引起了科學(xué)家們的廣泛重視，這是因?yàn)槠渥陨淼某槾判再|(zhì)，MNPs已經(jīng)被研究各種不同應(yīng)用，如磁共振成像、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、藥物和基因靶向、細(xì)胞分離以及熱療等。而作為其中的一種，！^e3O4納米粒子具有非常廣泛的應(yīng)用前景，如在生物分析鐵磁流體、磁共振成像以及鋰離子電池等方面的應(yīng)用。而這些方面的應(yīng)用大多要求!^e3O4 納米粒子具有高的化學(xué)穩(wěn)定性、規(guī)則的尺寸以及能夠很好地分散性等等[169]。目前已經(jīng)發(fā)展了很多不同的方法來(lái)合成高分散的磁性納米粒子，包括共沉淀法、水熱法、反向膠束法、熱分解油酸鐵以及激光高溫分解法等等。尋求一種簡(jiǎn)單快捷的低能耗的方法獲得分散性高的 Fe3O4依然是個(gè)值得研究的課題。近期磁性/光學(xué)性質(zhì)復(fù)合材料弓I起了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。這是由于結(jié)合了磁性和光學(xué)性質(zhì)賦予了這類(lèi)材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如藥物靶向、生物分離以及診斷分析等方面廣泛的用途。而磁性/半導(dǎo)體復(fù)合材料作為其中的不可或缺的一部分也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。研究表明將磁性材料(如!^e3O4)結(jié)合到半導(dǎo)體材料中能夠得到一些多功能的復(fù)合材料，不僅可以作為熒光探針、生物顯影劑、還用在污水循環(huán)使用處理等方面。而探索一種簡(jiǎn)單的方法合成狗304/半導(dǎo)體復(fù)合的多功能材料依然是化學(xué)工作者一直最求的目標(biāo)。靜電紡絲技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越多的被用來(lái)合成納米復(fù)合材料，特別是一維的無(wú)機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料。其過(guò)程主要先是將均勻混合的金屬鹽與一些聚合物溶液通過(guò)靜電紡絲合成一維的前軀體，再通過(guò)后處理(如在空氣氣氛或其惰性氣氛下煅燒等)獲得一維的復(fù)合功能材料。如Panels等電紡包含乙酰丙酮鐵(III)的聚丙烯腈 (PAN)溶液，再熱處理后獲得了具有逐級(jí)孔結(jié)構(gòu)的磁性i^304/C復(fù)合纖維，研究表明這種復(fù)合多功能的纖維具有較高的表面積以及較好的電學(xué)和磁學(xué)方面的性質(zhì)。通過(guò)類(lèi)似的方法， 煅燒電紡的[Ni (OAc)2 · 4H20]/聚丙烯腈前驅(qū)體得到了 Ni/C復(fù)合纖維，這種材料展示出一些優(yōu)良的電化學(xué)性質(zhì)而被用于作為鋰離子電池的陽(yáng)極材料。另外，Song等通過(guò)P123作為模板控制劑下，電紡SiCl2和SnCl2以及PVP的混合溶液，再在空氣中熱處理得到了一種對(duì)乙醇具有高靈敏度的介孔SiO/SnA復(fù)合纖維。目前關(guān)于通過(guò)此類(lèi)方法合成&ι ^204/ ^304/Ag/C這種多元組分復(fù)合的碳基纖維還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種組分可控、晶型可控、高純度、處理方便、易于工業(yè)化的制備多孔磁、催化雙功能一維復(fù)合材料的方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種制備多孔磁、催化雙功能一維復(fù)合材料的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將Si (Ac) 2 · 2H20、Fe (NO3) 3 · 9H20以及AgNO3溶解在蒸餾水和無(wú)水乙醇中，室溫下磁力攪拌(l_3)h使之充分溶解得到溶液a，再將聚乙烯吡咯烷酮緩慢加入到無(wú)水乙醇中，磁力攪拌(1- h使之完全溶解形成透明的溶液b，最后將溶液b緩慢加入到溶液a，繼續(xù)磁力攪拌(1-3) h得到一種黃色粘稠的溶液c ；(2)最后將溶液c通過(guò)靜電紡絲儀器紡絲得到一維的纖維，所得到的纖維在烘箱中(50-70) °C干燥(10-14)h，最后將所得到的纖維進(jìn)行煅燒即得產(chǎn)品。步驟(1)所述的溶液a 中 Zn (Ac) 2 · 2H20、Fe (NO3) 3 · 9H20 和 AgNO3 的摩爾比為(1.5 2.0) (1.5 2.0) (0.01 0.2)，所述的蒸餾水和無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為 1 1，所述的Si(Ac)2 ·2Η20與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為(0.3-0.4) 1;所述的溶液b中聚乙烯吡咯與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為(0.1 0.2) 1 ；所述的溶液a和溶液b的質(zhì)量比為 (1-2) (10-12)。步驟⑵所述的靜電紡絲儀器的電紡參數(shù)如下溶液流速為0. 3 1. 2!!!^-1,噴頭與接地板之間的距離為10 20cm，電壓為15 25kV。步驟⑵所述的煅燒為在空氣中煅燒，得到a^e204/Zn0/Ag —維復(fù)合材料。步驟⑵所述的煅燒為在氮?dú)庵徐褵?，得到?fù)載a^e2o4/!^3o4Ag的介孔碳纖維材料。步驟(2)所述的煅燒的升溫過(guò)程如下先從室溫以10°C /min的速率升到250°C， 在此溫度保溫30min，再以同樣的升溫速率升到600 850°C，在此溫度保溫60min，最后自
然冷卻至室溫。本發(fā)明通過(guò)溶膠/凝膠結(jié)合電紡法成功的獲得一種負(fù)載ZnFe52O4A^3O4Ag的介孔碳纖維。并且研究了在不同的氣氛中處理電紡前驅(qū)體能夠得到不同的復(fù)合材料。通過(guò)一系列的表征表明在隊(duì)氣氛下焙燒所得的纖維具有均勻的孔徑分布、較高的比表面積以及較強(qiáng)的鐵磁性。所得的Sii7e2O4Z^e3O4Ag的介孔碳復(fù)合材料具有較高的光催化活性，在紫外光以及可見(jiàn)光下能夠?qū)Υ渭谆{(lán)有較好的催化降解作用。這種復(fù)合的磁性/半導(dǎo)體介孔碳復(fù)合材料有望用作為可重復(fù)使用的光催化劑用在有機(jī)污水處理上，另外在藥物靶向、生物醫(yī)藥上也有潛在的應(yīng)用前景。這種簡(jiǎn)單的合成方法也可以作為一種通用的策略來(lái)構(gòu)筑其它的多組分負(fù)載的多孔碳纖維基復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了通過(guò)簡(jiǎn)易的溶膠凝膠結(jié)合電紡合成出前驅(qū)體，再在不同氣氛下煅燒前軀體得到不同形貌和功能的復(fù)合纖維，為一維多組分無(wú)機(jī)復(fù)合材料的合成提供了一種新的途徑。2.本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，整個(gè)制備體系容易構(gòu)建、操作簡(jiǎn)便、條件易控、成本低廉、產(chǎn)物組成易控、產(chǎn)物分布均勻、不易團(tuán)聚、適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。3.本發(fā)明是采用一些常見(jiàn)可溶性的鹽以及聚合物作為反應(yīng)物，在制備過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物少，對(duì)環(huán)境污染較小，是一種環(huán)保型合成工藝。4.本發(fā)明制備的部分產(chǎn)物具有較好的催化以及磁學(xué)性能，可以應(yīng)用在磁共振成像、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、藥物和基因靶向、細(xì)胞分離以及污水處理等方面，有較為廣闊的應(yīng)用前景。


圖Ia為實(shí)施例1中所得產(chǎn)物在不同條件下的FE-SEM圖；圖Ib為實(shí)施例1中所得產(chǎn)物在不同條件下的FE-SEM圖；圖Ic為實(shí)施例1中所得產(chǎn)物在不同條件下的FE-SEM圖；圖Id為實(shí)施例1中所得產(chǎn)物在不同條件下的FE-SEM圖；圖2為實(shí)施例2中所得產(chǎn)物XRD圖；圖3為實(shí)施例2中所得產(chǎn)物Sl的拉曼光譜圖；圖如為實(shí)施例2中所得產(chǎn)物的FE-SEM圖；圖4al圖4a產(chǎn)物相應(yīng)的TEM圖；圖4b為實(shí)施例2中所得產(chǎn)物的FE-SEM圖；圖4b 1圖4b產(chǎn)物相應(yīng)的TEM圖；圖如為實(shí)施例2中所得產(chǎn)物的FE-SEM圖；圖4cl圖如產(chǎn)物相應(yīng)的TEM圖；圖fe為實(shí)施例2中所得產(chǎn)物的氮?dú)馕?脫附曲線；圖恥為實(shí)施例2中所得產(chǎn)物的氮?dú)馕?脫附曲線；圖6為實(shí)施例2中所得產(chǎn)物的室溫磁滯回線。圖7a為實(shí)施例2中所得產(chǎn)物S2光催化降解次甲基藍(lán)(MB) ,MB水溶液的紫外/可見(jiàn)吸收光譜隨時(shí)間的變化圖；圖7b為實(shí)施例2中所得產(chǎn)物不同催化劑光降解速率圖；圖fe為實(shí)施例3中所得產(chǎn)物XRD圖；圖8b為實(shí)施例3中所得產(chǎn)物FE-SEM圖；圖8c為實(shí)施例3中所得產(chǎn)物TEM圖；圖8d為實(shí)施例3中所得產(chǎn)物室溫磁滯回線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明方法所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、形貌、組成進(jìn)行表征，分別選用X射線粉末衍射 (XRD)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FT-IR)、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、拉曼光譜儀 (Raman光譜儀)、透射電境(TEM)、振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、熱重差熱測(cè)量?jī)x(TG/DSC)、自動(dòng)吸附儀、紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)(UV-Vis)等。實(shí)施例1 制備一維金屬鹽/PVP前驅(qū)體。(1)將 1. 8mmolZn (Ac) 2 · 2H20、1. 8mmol Fe (NO3) 3 · 9H20 以及 0. ImmolAgNO3 溶解在 Ig蒸餾水和Ig無(wú)水乙醇中，室溫下磁力攪拌池使之充分溶解得到溶液a。
(2)再將1200mg的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)緩慢加入到IOg無(wú)水乙醇中，磁力攪拌池使之完全溶解形成透明的溶液b，(3)最后將溶液b緩慢加入到溶液a，繼續(xù)磁力攪拌池得到一種黃色粘稠的溶液
Co(4)最后將溶液c通過(guò)靜電紡絲儀器紡絲得到一維的纖維，電紡參數(shù)如下溶液流速為0. 6 1. 2!!!^1,噴頭與接地板之間的距離為15cm，電壓為20 25kV。所得到的纖維在烘箱中60°C干燥12h。圖1給出了在不同條件下所得到的一維金屬鹽/PVP納米纖維的FE-SEM圖。由圖 Ia可知當(dāng)電紡參數(shù)為20kV、0. 4mL · h—1、15cm時(shí)，可以得到比較均勻的直徑400nm左右、長(zhǎng)達(dá)好幾十微米的纖維，纖維被拉伸的比較直，但是有少數(shù)纖維的直徑比較細(xì)。當(dāng)流速增加到 0. 6mL - h-1時(shí)，如圖Ib所示，此時(shí)所得到的纖維呈現(xiàn)出比較均一的形貌，直徑很小的纖維不存在了，直徑增大到500-600nm，此時(shí)獲得的纖維比較理想。此時(shí)保持流速和距離不變，提高電壓會(huì)得到一些直徑分布凌亂的纖維，如圖Ic所示。并且所得的纖維比較彎曲，沒(méi)有被充分拉伸。如果再增加流速，就會(huì)得到一些帶狀的纖維，如圖ld，此時(shí)的纖維直徑接近Ιμπι， 且多數(shù)有卷曲的形貌，這種獨(dú)特的形貌可能與高電壓以及流速較大有關(guān)。實(shí)施例2 制備不同Ag負(fù)載量的ZnFhO4A^3CVAg的介孔碳纖維。(1)將 1. 8mmoiai(Ac)2 · 2Η20、1· 8mmol Fe (NO3) 3 · 9H20 以及 0 0. 2mmolAgN03 溶解在Ig蒸餾水和Ig無(wú)水乙醇中，室溫下磁力攪拌池使之充分溶解得到溶液a ；(2)再將1200mg的PVP緩慢加入到IOg無(wú)水乙醇中，磁力攪拌池使之完全溶解形成透明的溶液b ；(3)最后將溶液b緩慢加入到溶液a，繼續(xù)磁力攪拌池得到一種黃色粘稠的溶液 c ；(4)最后將溶液c通過(guò)靜電紡絲儀器紡絲得到一維的纖維，電紡參數(shù)如下溶液流速為0. emLh—1，噴頭與接地板之間的距離為15cm，電壓為20kV。所得到的纖維在烘箱中60°C 干燥1 1。(5)最后將所得到的纖維在氮?dú)鈿夥罩徐褵?，得到?fù)載a^e204/^e304/Ag的介孔碳纖維材料。煅燒升溫過(guò)程如下先從室溫以10°c /min的速率升到250°C，在此溫度保溫 30min，再以同樣的升溫速率升到850°C，在此溫度保溫60min，最后自然冷卻至室溫。前驅(qū)體中(a)MolAg+ Zn2+ Fe3+ = O 18 18(b)Mol Ag+ Zn2+ Fe3+= 1 18 18(c) Mol Ag+ Zn2+ Fe3+ = 2 18 18靜電紡絲后產(chǎn)物經(jīng)過(guò)上述煅燒過(guò)程所得產(chǎn)物分別記為S0、S1、S2。而Mol Ag+ Zn2+ Fe3+ = 1 18 18，升溫過(guò)程如下在N2氣氛中先從室溫以10°C /min的速率升到250°C，在此溫度保溫30min，再以同樣的升溫速率升到600°C， 在此溫度保溫120min，最后自然冷卻至室溫所得到的產(chǎn)物記為S3。圖2展示了不同AgNO3含量的金屬鹽/PVP納米纖維在N2氣氛中煅燒后所得產(chǎn)物的XRD圖。如圖所示在800°C時(shí)獲得的產(chǎn)物中包含了多種組分，但是都能找到相對(duì)應(yīng)的物質(zhì)，所有的衍射峰能夠被很容易的指標(biāo)化為三組。其標(biāo)記為“ ”的峰很好地匹配為立方晶相Ag(JCPDS，04-0783)，由于粒徑較小可以看出衍射峰比較明顯的寬化現(xiàn)象。隨著 AgNO3含量德增加，XRD中Ag的峰也越來(lái)越明顯。標(biāo)記為“·”的衍射峰很好地與立方晶相的I^e3O4相吻合(JCPDS，61-3107)，通過(guò)Jade軟件計(jì)算出其晶格常數(shù)為a=8.3548A，這與既定數(shù)值a=8.3905A基本一致。而標(biāo)記“▲”的峰也能夠很好地匹配為立方晶相的鋅鐵礦 S^e2O4 (JCPDS，22-1012)，可能由于!^e3O4摻雜的原因，使得其衍射峰整體有一點(diǎn)向左偏移。 最后在25°的較寬的峰應(yīng)該歸屬于無(wú)定型的碳峰。而在600°C得到的產(chǎn)物，其各個(gè)組分的衍射峰都不是很強(qiáng)，說(shuō)明此時(shí)原料沒(méi)有充分反應(yīng)，各個(gè)組分的產(chǎn)物量較少，且結(jié)晶度不高。 從XRD不難看出，經(jīng)過(guò)800°C煅燒處理后，能夠得到a^e204/i^304/Ag/C復(fù)合產(chǎn)物。另外通過(guò)拉曼光譜進(jìn)一步證實(shí)產(chǎn)物中的確存在碳，如圖3所示可以看到獲得的產(chǎn)物存在兩個(gè)明顯的拉曼峰，一個(gè)強(qiáng)峰出現(xiàn)在1580CHT1處，通常稱(chēng)為G峰，與石墨層的的振動(dòng)模式有關(guān)；另外一個(gè)1350CHT1處的被指認(rèn)為D峰，是由于石墨層的無(wú)序造成的。圖4a、圖如1、圖 4b、圖 4bl、圖 4c、圖 4cl 給出了不同 Ag 含量的 ZnFe204/Fe304/Ag/ C復(fù)合纖維的FE-SEM圖以及相應(yīng)的TEM圖。當(dāng)沒(méi)有Ag在復(fù)合纖維中時(shí)，得到的是一些直徑大約400nm的SiFe2O4A^3O4負(fù)載的碳纖維，復(fù)合纖維的長(zhǎng)度也能達(dá)到好幾十微米。由圖可以清晰地看到一些近似球形的顆粒較為均勻的鑲嵌在碳纖維基質(zhì)上，顆粒的大小也較為均勻，大小為IOOnm左右，并沒(méi)有出現(xiàn)團(tuán)聚。另外從放大的FE-SEM可以看出纖維不是光滑的，比較粗糙。TEM圖進(jìn)一步證實(shí)所得到的復(fù)合纖維的確存在大量的比較均勻的孔結(jié)構(gòu)，而且有很多更小的顆粒負(fù)載在這些多孔的纖維上。而當(dāng)有0. ImmolAgNO3加入時(shí)，煅燒后形成的a^e204/i^304/Ag/C復(fù)合纖維FE-SEM如圖4b，可見(jiàn)依然能夠得到形貌比較均一的直徑在 500nm左右多孔狀的纖維，但是那些大的顆粒消失了，纖維的表面是由大量的小顆粒堆積而成的。TEM圖更清晰的展示揭示了產(chǎn)物是由大量的直徑為幾十納米的顆粒以及一些孔洞共同構(gòu)筑的一維的結(jié)構(gòu)。同樣當(dāng)AgNO3的量為0. 2mmol時(shí)，煅燒后得到的產(chǎn)物的FE-SEM圖以及TEM如圖4C-Cl，產(chǎn)物的形貌與加入0. ImmolAgNO3的類(lèi)似。也是一些表面凹凸不同纖維。 所以可以認(rèn)為在這幾種情況下均可以得到多組分鑲嵌的多孔的一維碳纖維基的復(fù)合材料。圖fe和圖恥給出了產(chǎn)物S0、S1及S2的隊(duì)吸附/脫附曲線。按照IUPAC的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，所有的曲線都屬于IV型的等溫線以及在高壓下H2型的滯后回線，這表明產(chǎn)物中存在較為有序的介孔結(jié)構(gòu)。圖6給出了這三種不同Ag負(fù)載量的a^e204/Fe304/Ag/C復(fù)合纖維的室溫磁滯回線。所得產(chǎn)物的都具有較大矯頑力，這表明產(chǎn)物具有硬磁材料的性質(zhì)。圖7a和圖7b給出了在a^e204/!^304/Ag/C復(fù)合材料(樣品S2)的可見(jiàn)光催化作用下，MB水溶液的紫外/可見(jiàn)吸收光譜隨時(shí)間的變化圖。由圖可見(jiàn)這種復(fù)合材料具有優(yōu)異的可見(jiàn)光催化降解次甲基藍(lán)活性而且能夠方便回收，可以重復(fù)使用。實(shí)施例3 制備a^e204/Zn0/Ag —維復(fù)合材料。(1)將 1. 8mmolZn (Ac)2 · 2H20、1. 8mmol Fe(NO3)3 · 9H20 以及 0. ImmolAgNO3 溶解在 ig蒸餾水和Ig無(wú)水乙醇中，室溫下磁力攪拌池使之充分溶解(1)。(2)再將1200mg的PVP緩慢加入到IOg無(wú)水乙醇中，磁力攪拌池使之完全溶解形成透明的溶液0)，(3)最后將溶液(2)緩慢加入到溶液⑴，繼續(xù)磁力攪拌池得到一種黃色粘稠的溶液⑶。(4)最后將溶液(3)通過(guò)靜電紡絲儀器紡絲得到一維的纖維，電紡參數(shù)如下溶液流速為0. BmLh-1,噴頭與接地板之間的距離為15cm，電壓為20kV。所得到的纖維在烘箱中 60°C 干燥 12h。(5)最后將所得到的纖維在空氣氣氛中煅燒，得到負(fù)載a^e204/Zn0/Ag —維復(fù)合材料。煅燒升溫過(guò)程如下先從室溫以10°c /min的速率升到250°C，在此溫度保溫30min， 再以同樣的升溫速率升到850°C，在此溫度保溫60min，最后自然冷卻至室溫。前驅(qū)體中Mol Ag+ Zn2+ Fe3+ = 1 18 18靜電紡絲后產(chǎn)物經(jīng)過(guò)上述煅燒過(guò)程所得產(chǎn)物分別記為S4圖fe給出了在空氣中煅燒所得產(chǎn)物的XRD圖譜。由圖可知，所得產(chǎn)物的衍射峰比較尖銳，說(shuō)明產(chǎn)物的結(jié)晶度較高。另外所有的衍射峰都能夠被指標(biāo)化，標(biāo)記為“▲”的峰歸屬于鋅鐵礦 a^e^CJCPDS，22-1012)，而標(biāo)記為“■” 的峰與 ZnO(JCPDS，36-1451)的一致， 最后比較弱的標(biāo)記為“ ”的峰也指認(rèn)為立方晶相Ag(JCPDS，04-0783)，可能是含量較少，峰不是很明顯。因此，可見(jiàn)通過(guò)在空氣中熱處理后所得到的產(chǎn)物是a^e204/Zn0/Ag的復(fù)合物。 產(chǎn)物的形貌通過(guò)圖8b可知，盡管經(jīng)過(guò)了化學(xué)變化，所得到的產(chǎn)物基本保持了前驅(qū)體的一維結(jié)構(gòu)，不過(guò)是一些小顆粒交聯(lián)在一起的一維構(gòu)型，從放大的圖可見(jiàn)其直徑約為400-500nm。 TEM圖進(jìn)一步給出產(chǎn)物更為微觀的結(jié)構(gòu)，如圖8c是一些直徑在100-200nm的小顆粒組裝在一起構(gòu)成的一維結(jié)構(gòu)。這與在隊(duì)氣氛下得到產(chǎn)物的形貌有很大區(qū)別，主要是在N2中，由于 PVP高溫碳化生成的碳能夠阻止納米粒子的生長(zhǎng)，從而得到的納米粒子很??；而在空氣氣氛中，高溫時(shí)PVP很快被氧氣氧化生成CO2等氣體離開(kāi)前軀體，使得那些納米粒子能夠不斷地生長(zhǎng)，所以得到的顆粒比較大。另外這種多組分顆粒組裝的一維材料在室溫下的磁滯回線如圖8d，飽和磁化強(qiáng)度、矯頑力以及剩磁分別只有1. 03emu/g、12. 590e和0. 0064emu/g, 可見(jiàn)這種復(fù)合材料具有軟磁材料的性質(zhì)，這主要與復(fù)合材料中S^e2O4有關(guān)。實(shí)施例4一種制備多孔磁、催化雙功能一維復(fù)合材料的方法，該方法包括以下步驟(1)將Zn(Ac)2 · 2H20、Fe (NO3)3 · 9H20以及AgNO3溶解在蒸餾水和無(wú)水乙醇中， 室溫下磁力攪拌Ih使之充分溶解得到溶液a，再將聚乙烯吡咯烷酮緩慢加入到無(wú)水乙醇中，磁力攪拌Ih使之完全溶解形成透明的溶液b，最后將溶液b緩慢加入到溶液a，繼續(xù)磁力攪拌Ih得到一種黃色粘稠的溶液c ；所述的溶液a中Zn(Ac)2 · 2H20、Fe (NO3)3 · 9H20和 AgNO3的摩爾比為1.5 1.5 0.01，所述的蒸餾水和無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為1 1，所述的 Si(Ac)2 ·2Η20與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為0.3 1;所述的溶液b中聚乙烯吡咯與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為0.1 1;所述的溶液a和溶液b的質(zhì)量比為1 10;(2)最后將溶液c通過(guò)靜電紡絲儀器紡絲得到一維的纖維，靜電紡絲儀器的電紡參數(shù)如下溶液流速為0. SmLh—1，噴頭與接地板之間的距離為10cm，電壓為15kV ；所得到的纖維在烘箱中50°C干燥10h，最后將所得到的纖維在空氣中煅燒，得到a^e204/Zn0Ag—維復(fù)合材料，煅燒的升溫過(guò)程如下先從室溫以10°C /min的速率升到250°C，在此溫度保溫 30min，再以同樣的升溫速率升到600°C，在此溫度保溫60min，最后自然冷卻至室溫。實(shí)施例5—種制備多孔雙功能一維復(fù)合材料的方法，該方法包括以下步驟(1)將Zn(Ac)2 · 2H20、Fe (NO3)3 · 9H20以及AgNO3溶解在蒸餾水和無(wú)水乙醇中， 室溫下磁力攪拌3h使之充分溶解得到溶液a，再將聚乙烯吡咯烷酮緩慢加入到無(wú)水乙醇中，磁力攪拌池使之完全溶解形成透明的溶液b，最后將溶液b緩慢加入到溶液a，繼續(xù)磁力攪拌3h得到一種黃色粘稠的溶液c ；所述的溶液a中Zn(Ac)2 · 2H20、Fe (NO3)3 · 9H20和 AgNO3的摩爾比為2.0 2.0 0.2，所述的蒸餾水和無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為1 1，所述的 Si(Ac)2 ·2Η20與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為0.4 1;所述的溶液b中聚乙烯吡咯與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為0.2 1;所述的溶液a和溶液b的質(zhì)量比為2 12; (2)最后將溶液c通過(guò)靜電紡絲儀器紡絲得到一維的纖維，靜電紡絲儀器的電紡參數(shù)如下溶液流速為1. ZmLtT1，噴頭與接地板之間的距離為20cm，電壓為25kV ；所得到的纖維在烘箱中70°C干燥14h，最后將所得到的纖維在氮?dú)庵徐褵?，得到?fù)載&ι ^204/ ^304/ Ag的介孔碳纖維材料，煅燒的升溫過(guò)程如下先從室溫以10°C /min的速率升到250°C，在此溫度保溫30min，再以同樣的升溫速率升到850°C，在此溫度保溫60min，最后自然冷卻至室溫。
權(quán)利要求
1.一種制備多孔雙功能一維復(fù)合材料的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將Si(Ac)2· 2H20、Fe (NO3)3 · 9H20以及AgNO3溶解在蒸餾水和無(wú)水乙醇中，室溫下磁力攪拌(l_3)h使之充分溶解得到溶液a，再將聚乙烯吡咯烷酮緩慢加入到無(wú)水乙醇中， 磁力攪拌(1- h使之完全溶解形成透明的溶液b，最后將溶液b緩慢加入到溶液a，繼續(xù)磁力攪拌(1-3) h得到一種黃色粘稠的溶液c ；(2)最后將溶液c通過(guò)靜電紡絲儀器紡絲得到一維的纖維，所得到的纖維在烘箱中 (50-70) °C干燥(10-14)h，最后將所得到的纖維進(jìn)行煅燒即得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備多孔雙功能一維復(fù)合材料的方法，其特征在于， 步驟(1)所述的溶液a中Zn (Ac) 2 · 2H20、Fe (NO3) 3 · 9H20和AgNO3的摩爾比為(1. 5 2.0) (1.5 2.0) (0.01 0.2)，所述的蒸餾水和無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為1 1，所述的 Si(Ac)2 ·2Η20與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為(0.3-0.4) 1 ；所述的溶液b中聚乙烯吡咯與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為(0.1 0.2) 1;所述的溶液a和溶液b的質(zhì)量比為(1-2) (10-12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備多孔雙功能一維復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟(2)所述的靜電紡絲儀器的電紡參數(shù)如下溶液流速為0. 3 1. 2!!!^-1,噴頭與接地板之間的距離為10 20cm，電壓為15 25kV。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備多孔雙功能一維復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟⑵所述的煅燒為在空氣中煅燒，得到a^e204/Zn0/Ag —維復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備多孔雙功能一維復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟( 所述的煅燒為在氮?dú)庵徐褵?，得到?fù)載a^e2o4/i^3o4Ag的介孔碳纖維材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備多孔雙功能一維復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟⑵所述的煅燒的升溫過(guò)程如下先從室溫以10°C /min的速率升到250°C，在此溫度保溫30min，再以同樣的升溫速率升到600 850°C，在此溫度保溫60min，最后自然冷卻至室
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備多孔磁、催化雙功能一維復(fù)合材料的方法，該方法包括以下步驟(1)將Zn(Ac)2·2H2O、Fe(NO3)3·9H2O以及AgNO3溶解在蒸餾水和無(wú)水乙醇中，室溫下磁力攪拌(1-3)h使之充分溶解得到溶液a，再將聚乙烯吡咯烷酮緩慢加入到無(wú)水乙醇中，磁力攪拌(1-3)h使之完全溶解形成透明的溶液b，最后將溶液b緩慢加入到溶液a，繼續(xù)磁力攪拌(1-3)h得到一種黃色粘稠的溶液c；(2)最后將溶液c通過(guò)靜電紡絲儀器紡絲得到一維的纖維，所得到的纖維在烘箱中(50-70)℃干燥(10-14)h，最后將所得到的纖維進(jìn)行在不同氣氛下煅燒即得產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有組分可控、晶型可控、高純度、處理方便、易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D01F9/21GK102345189SQ20101024595
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者吳慶生, 謝勁松 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)