基于絲瓜絡制備的多孔塊狀磁性金屬及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料及其制備方法，尤其涉及一種從絲瓜絡制備的多孔塊狀磁性金屬材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]磁性金屬納米微粒包括Fe、N1、Co、Mn、Zn及其合金等，具有廣闊的應用前景。由于其密度小、居里溫度高、熱穩定性好、磁導率和介電常數大等特點，磁性金屬納米微粒具有優異的催化性能以及電磁波吸收性能。
[0003]絲瓜絡是葫蘆科植物絲瓜或粵絲瓜的成熟過失的維管束。在絲瓜的生長過程中，絲瓜絡是絲瓜中二氧化硅含量較高、韌性較強的部分，其天然生成的維管束管狀和網狀結構使其具有很強的吸附能力。
[0004]絲瓜絡一般被用作清潔抹布、洗浴、裝飾等用途，應用于化工新材料領域罕有報道。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服現有技術的不足，提供基于絲瓜絡制備的多孔塊狀磁性金屬及其制備方法。
[0006]一種基于絲瓜絡制備的多孔塊狀磁性金屬，它是一種以絲瓜絡為模板，制得的多孔塊狀磁性金屬材料；磁性金屬取代了絲瓜絡中的天然脈絡形成了多孔、內部呈網格狀、整體呈塊狀的材料。
[0007]所述的磁性金屬為Fe、Co、N1、Mn或Zn中的一種或多種合金。
[0008]所述的磁性金屬的粒徑為I?100 nm。
[0009]一種所述的多孔塊狀磁性金屬的制備方法，步驟如下:
將絲瓜絡自然烘干或曬干，并用去離子水清洗去除其表面的雜質，隨后烘干，保留絲瓜絡的原始整體形貌；
根據所需制備的磁性金屬種類，配置磁性金屬前驅體溶液，將絲瓜絡浸泡于具有腐蝕性的磁性金屬前驅體中；
所述的磁性金屬前驅體滲透進入絲瓜絡網絡內部之后，將產物烘干后置于爐中，高溫煅燒、而后切換氣氛，在還原氣氛中還原，金屬氧化物被還原為金屬單質納米微粒，從而得到所述的多孔塊狀磁性金屬。
[0010]所述的制備方法，具體步驟如下:
1)將天然的絲瓜絡自然烘干或曬干，用去離子水清洗，去除雜質后在60?150°C條件下烘干，保留絲瓜絡的整體形貌；
2)將0.05?0.5摩爾的金屬鹽加入到0.1?I升去離子水中，混合攪拌均勻，得到磁性金屬前驅體；
3)取10克步驟I)的產物，加入到步驟2)所得的磁性金屬前驅體中，浸泡2-24小時；所得產物60?150 °C烘干后置于爐中，450?900°C煅燒0.5?3小時，隨后在450?800°C的氮氣/氫氣混合氣氛中還原15?120 min ;冷卻后取出，即得多孔塊狀的磁性金屬材料。
[0011]所述的磁性金屬為Mn、Fe、N1、Cu、Co或Zn中一種或幾種。
[0012]所述的金屬鹽為的Mn、Fe、N1、Cu、Co或Zn的氯化物或硝酸鹽中的一種或幾種。
[0013]本發明的有益效果:提出的從絲瓜絡制備的多孔塊狀磁性金屬材料，利用了絲瓜絡天然的維管束狀、網絡狀、塊狀結構，將磁性金屬取代絲瓜絡的維管束，得到具有微觀上多孔網狀、宏觀上塊狀的磁性金屬材料。該材料兼具粉末狀磁性金屬表面活性高、吸附吸波性能強，以及塊狀磁性金屬易使用、易回收、易重復利用的優點，加上磁性金屬固有的電磁波吸收性能和催化降解性能，該材料在吸附劑、催化劑、難降解廢水處理等領域具有很強的應用前景。本發明提出的從絲瓜絡制備的磁性金屬及其方法，工藝流程簡單，材料結構新穎，潛在用途廣泛，具有很強的應用價值。
【具體實施方式】
[0014]本發明提出了一種從基于絲瓜絡制備的多孔塊狀磁性金屬及其制備方法。【具體實施方式】包括以下步驟:
制備的第一步是將天然的絲瓜絡自然烘干或曬干，并用去離子水清洗去除其表面的雜質，隨后烘干。保留絲瓜絡的原始整體形貌，具有宏觀上為塊狀、微觀上為網絡狀及維管束狀的特點。
[0015]制備的第二步是制備磁性金屬前驅體并對絲瓜絡進行浸泡處理。根據所需制備的磁性金屬種類，配置磁性金屬前驅體溶液。將絲瓜絡浸泡于磁性金屬前驅體中。例如硝酸鐵和氯化鐵等具有極強的腐蝕性，其將腐蝕絲瓜絡的表面，使得磁性金屬前驅體滲透進入絲瓜絡網絡內部。
[0016]制備的第三步:磁性金屬前驅體滲透進入絲瓜絡網絡內部之后，將產物烘干后置于爐中，高溫煅燒。在高溫煅燒過程中，絲瓜絡的主要成分將分解，而其結構被原位合成的金屬氧化物所取代；而后切換氣氛，在450?800 °C的氮氣/氫氣混合氣氛中還原15?120min，金屬氧化物被還原為金屬單質納米微粒，從而得到具有網絡狀、塊狀結構的磁性金屬材料。該材料兼具粉末狀磁性金屬吸附性能強、表面活性高以及塊狀磁性金屬易回收、可以重復利用等優點，在吸附劑、難降解廢水催化降解處理等領域具有潛在的用途。
[0017]下面結合實施例進一步說明本發明。
[0018]實施例1
1)將天然的絲瓜絡自然烘干或曬干，用去離子水清洗，去除雜質后在60°c條件下烘干，保留絲瓜絡的整體形貌；
2)將0.05摩爾的硝酸鐵加入到0.1升去離子水中，混合攪拌均勻；
3)取10克步驟I)的產物，加入到步驟2)所得的產物中，浸泡24小時；所得產物60°C烘干后置于爐中，450°C煅燒3小時，隨后在450°C的氮氣/氫氣混合氣氛中還原120 min ；冷卻后取出，即得多孔塊狀的單質鐵材料。
[0019]實施例2
I)將天然的絲瓜絡自然烘干或曬干，用去離子水清洗，去除雜質后在150°C條件下烘干，保留絲瓜絡的整體形貌；
2)將0.5摩爾的氯化鐵加入到I升去離子水中，混合攪拌均勻；
3)取10克步驟I)的產物，加入到步驟2)所得的產物中，浸泡2小時；所得產物150°C烘干后置于爐中，900°C煅燒0.5小時，隨后在800°C的氮氣/氫氣混合氣氛中還原15 min ；冷卻后取出，即得多孔塊狀的單質鐵材料。
[0020]實施例3
1)將天然的絲瓜絡自然烘干或曬干，用去離子水清洗，去除雜質后在75°C條件下烘干，保留絲瓜絡的整體形貌；
2)將各0.25摩爾的氯化鐵和氯化鈷加入到0.5升去離子水中，混合攪拌均勻；
3)取10克步驟I)的產物，加入到步驟2)所得的產物中，浸泡12小時；所得產物75°C烘干后置于爐中，600°C煅燒2.5小時，隨后在600°C的氮氣/氫氣混合氣氛中還原30 min ；冷卻后取出，即得多孔塊狀的單質鐵材料。
[0021]實施例4
1)將天然的絲瓜絡自然烘干或曬干，用去離子水清洗，去除雜質后在90°C條件下烘干，保留絲瓜絡的整體形貌；
2)將各0.2摩爾的氯化鐵和氯化鎳加入到0.4升去離子水中，混合攪拌均勻；
3)取10克步驟I)的產物，加入到步驟2)所得的產物中，浸泡18小時；所得產物90°C烘干后置于爐中，700°C煅燒2小時，隨后在500°C的氮氣/氫氣混合氣氛中還原90 min ;冷卻后取出，即得多孔塊狀的單質鐵材料。
[0022]實施例5
1)將天然的絲瓜絡自然烘干或曬干，用去離子水清洗，去除雜質后在120°C條件下烘干，保留絲瓜絡的整體形貌；
2)將各0.3摩爾的硝酸鐵和硝酸錳加入到0.6升去離子水中，混合攪拌均勻；
3)取10克步驟I)的產物，加入到步驟2)所得的產物中，浸泡9小時；所得產物120°C烘干后置于爐中，750°C煅燒1.5小時，隨后在7001:的氮氣/氫氣混合氣氛中還原45 min ；冷卻后取出，即得多孔塊狀的單質鐵材料。
[0023]實施例6
1)將天然的絲瓜絡自然烘干或曬干，用去離子水清洗，去除雜質后在125°C條件下烘干，保留絲瓜絡的整體形貌；
2)將各0.15摩爾的硝酸鐵和硝酸鋅加入到0.3升去離子水中，混合攪拌均勻；
3)取10克步驟I)的產物，加入到步驟2)所得的產物中，浸泡6小時；所得產物125°C烘干后置于爐中，800°C煅燒I小時，隨后在750°C的氮氣/氫氣混合氣氛中還原60 min ;冷卻后取出，即得多孔塊狀的單質鐵材料。
【主權項】
1.一種基于絲瓜絡制備的多孔塊狀磁性金屬，其特征在于，它是一種以絲瓜絡為模板，制得的多孔塊狀磁性金屬材料；磁性金屬取代了絲瓜絡中的天然脈絡形成了多孔、內部呈網格狀、整體呈塊狀的材料。
2.根據權利要求1所述的多孔塊狀磁性金屬，其特征在于，所述的磁性金屬為Fe、Co、N1、Mn或Zn中的一種或多種合金。
3.根據權利要求1所述的多孔塊狀磁性金屬，其特征在于，所述的磁性金屬的粒徑為I ?100 nm。
4.一種根據權利要求1所述的多孔塊狀磁性金屬的制備方法，其特征在于，步驟如下: 將絲瓜絡自然烘干或曬干，并用去離子水清洗去除其表面的雜質，隨后烘干，保留絲瓜絡的原始整體形貌； 根據所需制備的磁性金屬種類，配置磁性金屬前驅體溶液，將絲瓜絡浸泡于具有腐蝕性的磁性金屬前驅體中； 所述的磁性金屬前驅體滲透進入絲瓜絡網絡內部之后，將產物烘干后置于爐中，高溫煅燒、而后切換氣氛，在還原氣氛中還原，金屬氧化物被還原為金屬單質納米微粒，從而得到所述的多孔塊狀磁性金屬。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: 1)將天然的絲瓜絡自然烘干或曬干，用去離子水清洗，去除雜質后在60?150°C條件下烘干，保留絲瓜絡的整體形貌； 2)將0.05?0.5摩爾的金屬鹽加入到0.1?I升去離子水中，混合攪拌均勻，得到磁性金屬前驅體； 3)取10克步驟I)的產物，加入到步驟2)所得的磁性金屬前驅體中，浸泡2-24小時；所得產物60?150 °C烘干后置于爐中，450?900°C煅燒0.5?3小時，隨后在450?800°C的氮氣/氫氣混合氣氛中還原15?120 min ;冷卻后取出，即得多孔塊狀的磁性金屬材料。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的磁性金屬為Mn、Fe、N1、Cu、Co或Zn中一種或幾種。
7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的金屬鹽為的Mn、Fe、N1、Cu、Co或Zn的氯化物或硝酸鹽中的一種或幾種。
【專利摘要】本發明公開了一種基于絲瓜絡制備的多孔塊狀磁性金屬及其制備方法。首先將完整的絲瓜絡曬干，浸泡于磁性金屬前驅液中；隨后將產物在高溫下熱分解在植物脈絡中原位合成磁性金屬氧化物，高溫還原后即得到具有一定機械強度的多孔塊狀磁性金屬材料。利用絲瓜絡天然的多孔塊狀結構，本發明制得的多孔塊狀磁性金屬在吸附劑、難降解廢水處理方面具有潛在的用途，具有成本低、易回收、兼具吸附與催化性能、性能強等特點。此外本發明利用了成本低廉的農業廢棄物絲瓜絡作為原材料，因而亦可推動農業生產可持續發展，具有很強的社會和經濟價值。
【IPC分類】C22C1-08
【公開號】CN104561636
【申請號】CN201410724204
【發明人】呂雙雙
【申請人】浙江省地質礦產研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月4日