一種介孔空心氧化鐵微球及其制備方法與流程

本發明涉及納米、介孔材料技術領域，具體地說是一種介孔空心氧化鐵微球及其制備方法。

背景技術：

納米介孔氧化鐵的制備方法主要有軟模板法、硬模板法兩種。軟模板法主要是利用十六烷基三甲基溴化銨、烷基硫酸鈉等模板劑在一定條件下，將納米氧化鐵進行介孔組裝然后去除模板形成(J.Am.Chem.Soc.,1997,119:8652-8661；J.Phys.Chem.B,2002,106:1878-1883)。這種方法制備的介孔氧化鐵往往結晶度差、孔易坍塌且制備使用多種有機添加劑污染環境、增加成本。硬模板法主要是利用介孔材料如SBA-15、介孔碳等為模板，在其表面生長一層氧化鐵，然后再將模板去除而形成介孔氧化鐵(J.Am.Chem.Soc.,2006,128:5468-5474；J.Am.Chem.Soc.,2006,128:12905-12909)。這種方法制備的氧化鐵結晶度高，是一種比較常用的制備介孔材料的方法。但是，這種方法前期需要預先制備介孔材料如介孔SBA-15、介孔碳來作為模板使用，增加了工作量同時增加了成本。

技術實現要素：

為了解決上述技術缺陷，本發明提供以葡糖糖為原材料制作模板，經過水熱碳化法、多元醇水熱法制備一種介孔空心氧化鐵微球及其制備方法。

本發明一方面提供一種介孔空心氧化鐵微球的制備方法，包括以下步驟：

S1、取葡糖糖溶解于純水中，然后將其置入聚四氟乙烯水熱反應釜中，在160～220℃條件下反應4～12h，制得物質A備用；

S2、取乙酰丙酮鐵溶于三乙二醇中，攪拌均勻，制得溶液B，再將物質A與溶液B以1～1.5:50的體積比進行混合，攪拌均勻后置入水熱反應釜內，在160～220℃條件下反應8～24h，冷卻、洗滌獲得物質C，備用；

S3、將物質C置入馬氟爐中在250～350℃條件下煅燒4～12h，獲得介孔空心氧化鐵微球。

本發明第二方面保護第一方面所述方法制備的介孔空心氧化鐵微球。

本發明一種介孔空心氧化鐵微球及其制備方法，其優點是：本發明以葡糖糖為原材料，經水熱碳化法后形成微球模板，再通過水熱法獲得納米氧化鐵，以制備出介孔空心氧化鐵微球，方法簡單、環保、且成本低廉。

附圖說明

圖1為實例四中獲得的介孔空心氧化鐵微球的實物照片；

圖2為實例四中介孔空心氧化鐵微球的TEM圖；

圖3為實例四中介孔空心氧化鐵微球的N₂吸脫附圖；

圖4為實例四中介孔空心氧化鐵微球及孔徑分布圖；

圖5為實例四中介孔空心氧化鐵微球的孔徑FTIR圖；

圖6為實例四中介孔空心氧化鐵微球的VSM圖。

具體實施方式

一種介孔空心氧化鐵微球的制備方法，包括以下步驟：

S1、取葡糖糖溶解于純水中，然后將其置入聚四氟乙烯水熱反應釜中，在160～220℃條件下反應4～12h，制得物質A備用；

優選地，步驟S1中，葡糖糖與純水的體積比為0.7～1:10；

S2、取乙酰丙酮鐵溶于三乙二醇中，攪拌均勻，制得溶液B，再將物質A與溶液B以1～1.5:50的體積比進行混合，攪拌均勻后置入水熱反應釜內，在160～220℃條件下反應8～24h，冷卻、洗滌獲得物質C，備用；

優選地，步驟S2中，乙酰丙酮鐵與三乙二醇的體積比為1～2：250；

優選地，步驟S2中，通過乙醇洗滌；

S3、將物質C置入馬氟爐中在250～350℃條件下煅燒4～12h，獲得介孔空心氧化鐵微球。

本發明第二方面保護第一方面所述方法制備的介孔空心氧化鐵微球。

優選地，所述介孔空心氧化鐵微球直徑為1～2um，球殼厚度為20～50nm；

優選地，所述介孔空心氧化鐵微球的介孔孔徑為3～20nm；

優選地，所述介孔空心氧化鐵微球具有磁性，且飽和磁化強度為14.3-25.4emu/g。

以下就具體實施例對本發明作進一步說明：

實施例一

S1、稱取5g葡萄糖，放入50mL純水中，攪拌至葡萄糖完全溶解，轉移到聚四氟乙烯水熱反應釜中，160℃反應12，冷卻后洗滌烘干制得物質A備用。

S2、將0.2g乙酰丙酮鐵溶于50mL三乙二醇中，攪拌均勻(攪拌5min即可均勻)，制得溶液B，再取1g物質A加入50g溶液B內，攪拌均勻后置入水熱反應釜內，在200℃條件下反應22h，冷卻后用乙醇洗滌烘干，獲得物質C備用；

S3、將物質C置入馬氟爐中在250℃條件下煅燒12h，獲得介孔空心氧化鐵微球。

實施例二

S1、稱取3.5g葡萄糖，放入50mL純水中，攪拌至葡萄糖完全溶解，轉移到聚四氟乙烯水熱反應釜中，200℃反應8h，冷卻后洗滌烘干制得物質A備用。

S2、將0.4g乙酰丙酮鐵溶于50mL三乙二醇中，攪拌均勻(攪拌5min即可均勻)，制得溶液B，再取1.5g物質A加入50g溶液B內，攪拌均勻后置入水熱反應釜內，在180℃條件下反應10h，冷卻后用乙醇洗滌烘干，獲得物質C備用；

S3、將物質C置入馬氟爐中在300℃條件下煅燒8h，獲得介孔空心氧化鐵微球。

實施例三

S1、稱取3.5g葡萄糖，放入50mL純水中，攪拌至葡萄糖完全溶解，轉移到聚四氟乙烯水熱反應釜中，180℃反應9h，冷卻后洗滌烘干制得物質A備用。

S2、將0.4g乙酰丙酮鐵溶于50mL三乙二醇中，攪拌均勻(攪拌5min即可均勻)，制得溶液B，再取1.1g物質A加入50g溶液B內，攪拌均勻后置入水熱反應釜內，在160℃條件下反應8h，冷卻后用乙醇洗滌烘干，獲得物質C備用；

S3、將物質C置入馬氟爐中在270℃條件下煅燒10h，獲得介孔空心氧化鐵微球。

實施例四

S1、稱取4g葡萄糖，放入50mL純水中，攪拌至葡萄糖完全溶解，轉移到聚四氟乙烯水熱反應釜中，180℃反應9.5h，冷卻后洗滌烘干制得物質A備用。

S2、將0.3乙酰丙酮鐵溶于50mL三乙二醇中，攪拌均勻(攪拌5min即可均勻)，制得溶液B，再取1.3g物質A加入50g溶液B內，攪拌均勻后置入水熱反應釜內，在220℃條件下反應8h，冷卻后用乙醇洗滌烘干，獲得物質C備用；

S3、將物質C置入馬氟爐中在350℃條件下煅燒4h，獲得介孔空心氧化鐵微球。

如圖1為本實施例獲得的照片圖，其中產物顏色為棕色。

如圖2為本實施例產品的TEM圖，可以清楚地看到產物為空心微球狀，其直徑為1-2μm，球殼厚約50nm，同時，可以看出球殼上有明顯的孔結構。

如圖3為本實施例產品的N₂吸脫附圖，可以看出在相對壓力0.6-0.8之間有明顯的滯后環，并且滯后環類型屬于H3型，表明其具有介孔結構。

如圖4為本實施例產品的孔徑分布圖，從圖中可以看出產物孔徑分布在3-20nm之間，其中其峰值在4.19nm；

如圖5為本實施例產品的FTIR圖，從圖中，可觀察到在590cm^-1處有屬于Fe-O的雙峰，表明產物為鐵氧化物；

如圖6為本實施例產品的VSM圖，從圖中可知產物的磁性隨外加磁場增加而增加，并且通過原點，表明產物是超順磁性的。

上述所得附圖均采用現有技術檢測方法獲得，因此不在此文件中進行贅述。

實施例五

S1、稱取4.5g葡萄糖，放入50mL純水中，攪拌至葡萄糖完全溶解，轉移到聚四氟乙烯水熱反應釜中，220℃反應4h，冷卻后洗滌烘干制得物質A備用。

S2、將0.4g乙酰丙酮鐵溶于50mL三乙二醇中，攪拌均勻(攪拌5min即可均勻)，制得溶液B，再取1.2g物質A加入50g溶液B內，攪拌均勻后置入水熱反應釜內，在210℃條件下反應22h，冷卻后用乙醇洗滌烘干，獲得物質C備用；

S3、將物質C置入馬氟爐中在330℃條件下煅燒5h，獲得介孔空心氧化鐵微球。

實施例六

S1、稱取3.5g葡萄糖，放入50mL純水中，攪拌至葡萄糖完全溶解，轉移到聚四氟乙烯水熱反應釜中，210℃反應5h，冷卻后洗滌烘干制得物質A備用。

S2、將0.2g乙酰丙酮鐵溶于50mL三乙二醇中，攪拌均勻(攪拌5min即可均勻)，制得溶液B，再取1.4g物質A加入50g溶液B內，攪拌均勻后置入水熱反應釜內，在190℃條件下反應13h，冷卻后用乙醇洗滌烘干，獲得物質C備用；

S3、將物質C置入馬氟爐中在300℃條件下煅燒8h，獲得介孔空心氧化鐵微球。

以上所述僅為發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。