Fe 2O3OvoidOCarbon的掃描電鏡圖，其中：a， b為不同倍鏡下的a-Fe2〇3納米顆粒;c，d為不同倍鏡下的a-Fe2〇3@void@Carbon;圖4為本實 施例中a-Fe2〇3納米顆粒、a-Fe2〇3@void@Carbon的透射電鏡圖，其中：a，b為不同倍鏡下的α-Fe203納米顆粒;c，d為不同倍鏡下的α-Fe203@void@Carbon;結(jié)合圖3和圖4可見:采用本發(fā)明 方法可制得粒徑分布均勾的a_Fe2〇3@void@Carbon核殼結(jié)構(gòu)納米材料。
[0044] 實施例3
[0045] &)將1.088?6(：13.6!120和4.(^恥(^(3在攪拌下加入到8〇1^由乙二醇與二乙二醇按 體積比1:1形成的混合液中，超聲使混合均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在200°C下保持15個小時， 磁性分離，收集的固體即為Fe3O4納米顆粒；
[0046] b)取制得的Fe3〇4納米顆粒50mg溶于由40mL無水乙醇與4mL水和ImL濃度為32wt% 的氨水形成的混合液中，混合均勻后緩慢滴加〇. 2mL TE0S，在室溫下攪拌12小時;再直接加 入200mg多巴胺，在室溫下繼續(xù)攪拌24小時；離心分離，對收集的固體依次用水和乙醇分別 洗滌三次，然后干燥，得到聚多巴胺包覆二氧化硅及Fe 3O4納米顆粒的復合納米材料，簡記 為:Fe3〇4@Si02@Pdop;將制得的Fe 3〇4@Si02@Pdop置于管式爐中，在氮氣保護下，以10°C/min 的升溫速率升溫至500°C并在此溫度下保溫焙燒5小時，得到Fe3〇4@Si02@Carbon;將制得的 Fe3〇4@Si〇2@Carbon分散在由30mL水與IOmL濃度為32wt%的氨水形成的混合溶液中，并超聲 使分散均勻，然后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在140°C下保溫刻蝕12h，刻蝕結(jié)束后離心分離，對收集 的固體依次用水和乙醇分別洗滌三次，最后干燥，即得所述的核殼結(jié)構(gòu)納米材料，簡記為： Fe3〇4@vo i d@Car bon。
[0047] 圖5為本實施例中Fe3〇4納米顆粒、Fe3〇4@void@Carbon的掃描電鏡圖，其中：a，b為 不同倍鏡下的Fe3〇4納米顆粒;c，d為不同倍鏡下的Fe3〇4@void@Carbon;圖6為本實施例中 Fe3〇4納米顆粒、Fe3〇4@void@Carbon的透射電鏡圖，其中：a，b為不同倍鏡下的Fe3〇4納米顆 粒;c，d為不同倍鏡下的Fe3〇4@void@Carbon;結(jié)合圖5和圖6可見:采用本發(fā)明方法可制得粒 徑分布均勾的Fe3〇4@vo idOCarbon核殼結(jié)構(gòu)納米材料。
[0048] 實施例4
[0049] a)將80mg碳納米管（簡記為CNTs)和120mg的三乙酰丙酮鐵(CAS#14024-18-1)溶于 30mL的三乙二醇中，超聲使之分散均勻后在氮氣保護下回流反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)結(jié)束，使反應(yīng) 溶液自然冷卻至室溫，磁性分離，收集的固體用乙醇洗滌3次后干燥，即得到磁性碳納米管 (簡記為 CNTs/Fe3〇4);
[0050] b)取制得的CNTs/Fe3〇450mg溶于由40mL無水乙醇與4mL水和ImL濃度為32wt%的氨 水形成的混合液中，混合均勻后緩慢滴加〇 . 2mL TEOS，在室溫下攪拌12小時；再直接加入 200mg多巴胺，在室溫下繼續(xù)攪拌24小時；離心分離，對收集的固體依次用水和乙醇分別洗 滌三次，然后干燥，得到聚多巴胺包覆二氧化硅及CNTs/Fe 3〇4的復合納米材料，簡記為： CNTs/Fe3〇4@Si〇2@Pdop;將制得的CNTs/Fe3〇4@Si〇2@Pdop置于管式爐中，在氮氣保護下，以10 °C/min的升溫速率升溫至500°C并在此溫度下保溫焙燒5小時，得到CNTs/Fe3〇4@Si02@ Carbon;將制得的CNTs/Fe3〇4@Si〇2@Carbon分散在由30mL水與IOmL濃度為32wt %的氨水形 成的混合溶液中，并超聲使分散均勻，然后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在140°C下保溫刻蝕12h，刻蝕 結(jié)束后離心分離，對收集的固體依次用水和乙醇分別洗滌三次，最后干燥，即得所述的核殼 結(jié)構(gòu)納米材料，簡記為:CNTs/Fe3〇4@vo i dOCarbon 〇
[0051 ] 圖7為本實施例中CNTs/Fe3〇4、CNTs/Fe3〇4@void@Carbon的掃描電鏡圖，其中：a，b 為不同倍鏡下的CNTs/Fe3〇4; c，d為不同倍鏡下的CNTs/Fe3〇4@void@Carbon;圖8為本實施例 中CNTs/Fe3〇4、CNTs/Fe 3〇4@void@Carbon的透射電鏡圖，其中：a，b為不同倍鏡下的CNTs/ Fe3〇4; c，d為不同倍鏡下的CNTs/Fe3〇4@vo idOCarbon;結(jié)合圖7和圖8可見:采用本發(fā)明方法 可制得粒徑分布均勾的CNTs/Fe3〇4@vo idOCarbon核殼結(jié)構(gòu)納米材料。
[0052] 實施例5
[0053] a)將2.73g聚乙烯吡咯烷酮(K30)加入到95mL丙三醇中，在90°C攪拌至完全溶解， 然后自然冷卻至50°C，加入0.79g硝酸銀粉末及5mL含有29.5mg氯化鈉及0.25mL去離子水的 丙三醇溶液，在25min內(nèi)加熱到210°C，然后停止加熱，迅速將所得的灰綠色溶液轉(zhuǎn)移到一個 大燒杯中以1:1的體積比向此溶液中加去離子水，攪拌后將混合溶液靜置一周(溶液分層）， 一周后將上層溶液倒掉，向燒杯中加入乙醇，超聲使銀納米線(簡記為AgNWs)均勻分散在溶 劑中，最后采用離心沉降法收集AgNWs，將所收集的AgNWs分散至20mL無水乙醇中，制得濃度 約為10mg/mL的AgNWs乙醇溶液以備用；
[0054] b)取5mL上述配制的AgNWs乙醇溶液，使分散在由35mL無水乙醇與4mL水和ImL濃度 為32wt%的氨水形成的混合液中，混合均勻后緩慢滴加0.2mL TE0S，在室溫下攪拌12小時； 再直接加入200mg多巴胺，在室溫下繼續(xù)攪拌24小時；離心分離，對收集的固體依次用水和 乙醇分別洗滌三次，然后干燥，得到聚多巴胺包覆二氧化硅及AgNWs的復合納米材料，簡記 為:AgNWs@Si〇2@Pdop;將制得的AgNWs@Si〇2@Pdop置于管式爐中，在氮氣保護下，以10°C/min 的升溫速率升溫至500 °C并在此溫度下保溫焙燒5小時，得到AgNWs@Si02@Carb〇n;將制得的 AgNWs@Si〇2@Carbon分散在由30mL水與IOmL濃度為32wt %的氨水形成的混合溶液中，并超 聲使分散均勻，然后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在140°C下保溫刻蝕12h，刻蝕結(jié)束后離心分離，對收 集的固體依次用水和乙醇分別洗滌三次，最后干燥，即得所述的核殼結(jié)構(gòu)納米材料，簡記 為：AgNWsOvo idOCarbon 〇
[0055] 圖9為本實施例中48麗8^8麗8_0丨(1隊3外011的掃描電鏡圖，其中^，13為不同倍鏡 下的AgNWs ; c，d為不同倍鏡下的AgNWsOvoidOCarbon;圖10為本實施例中AgNWs、AgNWsO vo i d@Carbon的透射電鏡圖，其中：a，b為不同倍鏡下的AgNWs ; c，d為不同倍鏡下的AgNWsO vo idOCarbon;結(jié)合圖9和圖10可見:采用本發(fā)明方法可制得粒徑分布均勾的AgNWsOvoidO Carbon核殼結(jié)構(gòu)納米材料。
[0056] 應(yīng)用例
[0057] 取實施例1制備的AuOvoidOCarbon納米材料Img超聲分散于5mL濃度為40mg/L的亞 甲基藍水溶液中，然后將ImL濃度為0.4mol/L的NaBH4水溶液快速加入亞甲基藍溶液中，用 UV紫外分光光度計檢測亞甲基藍濃度隨時間的變化(UV-Vi s吸收譜圖見圖I Ia所示）；催化 結(jié)束后將AuOvoidOCarbon離心洗滌后真空干燥，循環(huán)用于催化亞甲基藍，以檢測其循環(huán)使 用活性，詳見圖lib所示。
[0058]由圖Ila可見：亞甲基藍在可見光波段664nm處存在明顯的吸收峰，當加入AuO vo i d@Car bon納米材料后，隨著時間的延長，吸收峰快速降低至基本消失，由此說明：本發(fā)明 所提供的AuOvo idOCarbon納米材料對亞甲基藍具有明顯的催化效果。
[0059]由圖Ilb可見:AuOvoidOCarbon循環(huán)使用5次的催化活性基本未發(fā)生變化，催化性 能優(yōu)良。
[0060] 另外，本發(fā)明可以通過多巴胺的加入量來調(diào)節(jié)碳殼的厚度;可以通過改變加入的 氨水量、醇水比、TEOS的量來調(diào)節(jié)核殼結(jié)構(gòu)納米材料的粒徑大小、內(nèi)核與外殼之間的空隙大 小，在此不再一一列舉。
[0061] 最后需要在此指出的是：以上僅是本發(fā)明的部分優(yōu)選實施例，不能理解為對本發(fā) 明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進和 調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種以多巴胺為碳源制備核殼結(jié)構(gòu)納米復合材料的方法，其特征在于，包括如下步 驟： a) 首先將作為內(nèi)核的納米材料分散在醇水溶液中，通過St5bcr法在作為內(nèi)核的納米材 料的表面包覆二氧化硅，然后向反應(yīng)體系中直接加入多巴胺，通過原位聚合使多巴胺包覆 在二氧化娃表面，制得復合納米材料，簡記為:作為內(nèi)核的納米材料@Si〇2@Pdop; b) 將制得的復合納米材料：作為內(nèi)核的納米材料@Si〇2@Pdop，在氮氣氛下進行焙燒處 理：以8~12°C/分鐘的升溫速率升溫至450~550°C，然后保溫4~6小時，得到碳化的復合納 米材料，簡記為:作為內(nèi)核的納米材料@S i 〇2@Carbon; c) 將制得的碳化的復合納米材料:作為內(nèi)核的納米材料@Si〇2@Carbon分散在氨水溶液 中，在130~150°C進行保溫刻蝕10~16小時，得到所述的核殼結(jié)構(gòu)納米材料，簡記為:作為 內(nèi)核的納米材料@ v〇 i dOCarbon 〇2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的作為內(nèi)核的納米材料為納米顆粒、納 米線或納米管。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述的作為內(nèi)核的納米材料包括但不限于金 納米顆粒、銀納米線、磁性碳納米管、α_三氧化二鐵納米顆粒、四氧化三鐵納米顆粒。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:作為內(nèi)核的納米材料與二氧化硅的質(zhì)量比為 2:1~1:25〇5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:作為內(nèi)核的納米材料與多巴胺的質(zhì)量比為1: 5~5:1 〇6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述醇水溶液是由醇溶劑與水按體積比為1: 1~20:1形成。7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:刻蝕所用氨水溶液的濃度為5~15wt %。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以多巴胺為碳源制備核殼結(jié)構(gòu)納米復合材料的方法，所述方法是首先通過法在作為內(nèi)核的納米材料的表面包覆二氧化硅，然后通過原位聚合使多巴胺包覆在二氧化硅表面，制得復合納米材料：作為內(nèi)核的納米材料SiO2Pdop；再在氮氣氛下進行焙燒處理，最后在氨水溶液中進行刻蝕。本發(fā)明所述方法具有操作簡單、制備周期短、試劑消耗少、適合規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點，并且制備的核殼結(jié)構(gòu)納米材料具有形貌結(jié)構(gòu)好且可調(diào)控優(yōu)點，尤其對有機染料具有顯著的吸附和催化作用。
【IPC分類】B01J23/50, B01J23/52, B01J35/02, B01J23/745, B82Y30/00, B01J21/18
【公開號】CN105664936
【申請?zhí)枴緾N201610008258
【發(fā)明人】張彥偉, 張敏, 徐菁利
【申請人】上海工程技術(shù)大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月7日