納米材料的制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是設(shè)及一種超順磁化3〇4納米材料的制備方 法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 超順磁性納米粒子在磁共振成像、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、藥物和基因祀向、細(xì)胞分離W及熱療 等方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值?；?〇4具有無毒和價(jià)廉等許多優(yōu)點(diǎn)，可W作為磁流體、磁共振 成像W及裡電池電極材料等。而運(yùn)些方面的應(yīng)用大多要求化3〇4材料具有較高穩(wěn)定性、小尺 寸W及高的分散性能等。同時(shí)，研究還表明，F(xiàn)e3〇4納米顆粒表面具有束縛態(tài)化27Fe3%與溶 液中的&〇2可W構(gòu)成類芬頓反應(yīng)體系，應(yīng)用于有機(jī)污染物質(zhì)的類芬頓催化降解，在污水處 理和環(huán)境保護(hù)等方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。目前已經(jīng)發(fā)展了許多制備方法，主要包括共沉淀 法、水熱法、反向膠束法W及油酸鐵熱分解法等。
[0003] W鐵鹽為原料，在室溫下，采用共沉淀法是制備化3〇4納米材料的常用方法。該方 法原理為化和化2+按摩爾比2:1混合配成溶液，然后通過提高溶液的抑快速快沉淀生 成化3〇4,其反應(yīng)方程式如下：
[0004]
陽0化]另外，WFe3+為原料，通過水熱反應(yīng)也可W用來制備各種形態(tài)的Fe3〇4納米材料。 例如，W化CI3.6&0水溶液為原料，向其中分別添加乙二醇、冬氨酸、水合阱、VC和化粉等 還原劑，通過水熱反應(yīng)可W獲得了不同形態(tài)化3〇4納米材料。
[0006] 但是，共沉淀法的整個(gè)制備過程都需要在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，導(dǎo)致制備過程復(fù) 雜。同時(shí)，該方法一般是在低溫下進(jìn)行，得到的化3〇4結(jié)晶度和磁性能都較差。水熱反應(yīng)法 通常存在純度低、成本高和操作復(fù)雜等局限性，從而限制其實(shí)際應(yīng)用。為此，尋求一種快捷、 低成本和綠色合成超順磁化3〇4方法依然是個(gè)值得研究的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供了一種超順磁化3〇4納米材料的制備方法，制備的產(chǎn)物具有較好的水溶性、良好的生物相容性、高吸附性、優(yōu)異 的催化W及磁學(xué)性能。
[000引為實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用了W下技術(shù)方案：一種超順磁化化納米材料的制備方 法，采用水熱合成法，步驟如下：
[0009] 步驟1，按照摩爾比為0. 1~0. 5 : 5~15將固態(tài)的化CI3· 6&0溶解在蒸饋水 中，室溫下攬拌使之充分溶解得到溶液a;
[0010] 步驟2,將立乙醇胺（TEA)緩慢加入到溶液a中，立乙醇胺（TEA)與蒸饋水的體積 比為10:1，繼續(xù)攬拌得到呈棟紅色的溶液b;
[0011] 步驟3,用氨水或固體化OH調(diào)節(jié)溶液b的抑值為7~14,得到呈深褐色的溶液C;
[0012] 步驟4,將溶液c置于密閉狀態(tài)于160~200°C反應(yīng)1. 5~24小時(shí)，用磁分離方法 取出產(chǎn)物。
[0013] 作為本發(fā)明的超順磁化3〇4納米材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟1中固態(tài) 化Cl3· 6&0的溶解W及步驟2中Ξ乙醇胺（TEA)加入后均通過磁力攬拌器進(jìn)行混合，攬拌 時(shí)間為1~3分鐘。制備方法還包括將步驟4中所得的產(chǎn)物置于烘箱中于50~70°C下干 燥2~6小時(shí)的步驟。
[0014] 本發(fā)明通過快速水熱法成功的獲得一種超順磁化3〇4納米材料，并研究了其吸附 和催化去除有機(jī)污染物特性。通過一系列的表征表明在一定濃度TEA反應(yīng)體系中獲得的 Fe3〇4納米材料具有粒度分布較窄、較高的比表面積W及較強(qiáng)的鐵磁性等優(yōu)點(diǎn)。
[0015] 同時(shí)，所得的化3〇4納米材料具有較高的吸附性能，在一定量Η2〇2體系中，能夠?qū)崿F(xiàn) 對(duì)水溶液中的亞甲基藍(lán)和羅丹明Β完全降解。因此，運(yùn)種化3〇4納米材料有望用作為可重復(fù) 使用的有機(jī)污水處理劑。另外，它在藥物祀向、生物醫(yī)藥上也有潛在的應(yīng)用前景。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在：
[0017] 1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了通過單一化(ΤΕΑ)3+配位離子溶液為前驅(qū)體，可快速合成得到 化3〇4納米材料，為超順磁化3〇4納米材料的合成提供了一種新的途徑。
[0018] 2、本發(fā)明工藝簡單，整個(gè)制備體系容易構(gòu)建、操作簡便、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)。
[0019] 3、本發(fā)明采用常規(guī)可溶性鐵鹽作為反應(yīng)物，在制備過程中產(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。運(yùn)種簡單的合成方法也可W作為一種通用的策略來 構(gòu)筑其它的多組分負(fù)載的磁性復(fù)合納米材料。
[0020] 4、本發(fā)明制備的產(chǎn)物具有較好的水溶性、良好的生物相容性、高吸附性、優(yōu)異的催 化W及磁學(xué)性能，可W應(yīng)用在磁共振成像、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、藥物和基因祀向、細(xì)胞分離W及污水 處理等領(lǐng)域，有較為廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0021] 圖1為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的X畑圖。 陽02引圖2a為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的陽-SEM圖。
[0023] 圖化為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的粒度分布圖。
[0024] 圖2c為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的TEM/SAED圖。 陽02引 圖2d為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的HRTEM圖。 陽0%] 圖3a為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的VSM圖。
[0027] 圖3b為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的宏觀磁演示圖。
[0028] 圖4a為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的吸附有機(jī)染料動(dòng)力學(xué)曲線。
[0029] 圖4b為圖4a的動(dòng)力學(xué)曲線線性擬合圖。
[0030] 圖5a為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的芬頓催化降解有機(jī)染料動(dòng)力學(xué)曲線。
[0031] 圖化為圖5a的動(dòng)力學(xué)曲線線性擬合圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] W下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。對(duì)所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、形貌、組成進(jìn)行 表征時(shí)分別選用了X射線粉末衍射狂RD)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀（FT-IR)、場發(fā)射掃描電 子顯微鏡（FE-SEM)、透射電境燈EM)、振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)（VSM)、熱重差熱測量儀燈G/DSC)、自動(dòng)吸 附儀、紫外-可見光分光光度計(jì)扣V-Vis)等儀器或設(shè)備。
[0033] 制備實(shí)施例1 :制備超順磁化3〇4納米材料
[0034] (1)按照摩爾比為0. 5 : 5將固態(tài)的化化· 6&0溶解在蒸饋水中，室溫下磁力攬 拌2分鐘使之充分溶解得到溶液a。
[0035] (2)再將Ξ乙醇胺燈EA)溶液緩慢加入到溶液a中，Ξ乙醇胺燈EA)與蒸饋水的體 積比為10 : 1，繼續(xù)磁力攬拌2分鐘得到呈棟紅色的溶液b。
[0036] 做用固體化OH調(diào)節(jié)溶液b的抑為10,得到呈深褐色的溶液C。
[0037] (4)將溶液C裝入反應(yīng)蓋中，于180°C反應(yīng)1. 5小時(shí)，用磁分離方法取出產(chǎn)物，所得 到的產(chǎn)物在烘箱中60°C干燥4小時(shí)即可獲得超順磁化3〇4納米材料。
[0038] 圖1為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的X畑譜圖，與標(biāo)準(zhǔn)的化化譜圖（JCPDS:76-1849)相比 可得，在實(shí)施例1所得的產(chǎn)物為高純度化3〇4,此外，根據(jù)Scherrer公式和（311)晶面的半 高寬可得產(chǎn)物粒徑約為lOnm。
[0039] D=K入/Bcos Θ
[0040] K:Scherrer常數(shù)；D為晶粒尺寸巧為衍射峰半高寬；Θ為衍射角；λ為X射線波 長。
[OOW圖2 (a)是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的掃描電鏡（SEM)照化由該圖可知實(shí)施例1所得的 化304為不規(guī)則顆粒，粒徑較小，分散性較好。采用Nanomeasurer分析軟件對(duì)粒度進(jìn)行統(tǒng) 計(jì)分析后的結(jié)果如圖2化）所示，可知化304尺寸大小為lOnm左右，與圖1得到的結(jié)果一致。 圖2(c)和圖2(d)分別為化304產(chǎn)物的TEM和HRTE