功能化磁性银纳米线复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种功能化磁性银纳米线复合材料及其制备方法与应用，首先使用高温分解法合成一维的磁性银纳米线；采用原位聚合的方法将聚多巴胺、聚膦腈、二氧化硅或酚醛树脂包覆到磁性银纳米线表面，分别得到聚多巴胺包覆磁性银纳米线核壳复合材料、聚膦腈包覆磁性银纳米线核壳复合材料、二氧化硅包覆磁性银纳米线核壳复合材料或酚醛树脂包覆磁性银纳米线核壳复合材料。与现有技术相比，本发明专利技术的合成方法简单有效，产率高，试剂消耗少。制得的聚多巴胺包覆功能化磁性银纳米线核壳复合材料具有较好的核壳形貌，磁场感应性好，特异性强，吸附容量大，在环境等领域有良好的使用价值和应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磁性银纳米线复合材料，尤其是涉及一种功能化磁性银纳米线复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
由于小尺寸效应，纳米材料具有很多独特的性能和特殊的应用，高比表面积使得其在高效催化剂、氢储存材料、低熔点材料等领域被寄予厚望。纳米材料形貌的变化也对材料本身的物理性能造成显著的改变，如：纳米材料具有较低的光反射系数，能够高效地将太阳能转化为电能和热能，而且作为添加剂还具有增强韧性和强度的功能。纳米材料被认为在电子学、磁学、声学等领域具有巨大的应用空间和潜在价值。这使得纳米材料广泛应用于物理、化学、生物、材料和医药领域。量子尺寸效应与宏观量子隧道效应使得纳米材料应用于电气元件、传感器等领域。银纳米线(AgNW)属于一维纳米材料被广泛应用于功能复合材料、电子器件等。另外，金属银具有良好的导热导电性，其纳米线网络对光具有一定的透过率，这使得银纳米线制备及改性的工作吸引了研究工作者的广泛关注。其中磁性银纳米线由于其兼具磁性及银纳米线功能的特性尤其受到重视。然而为了提升磁性银纳米线在某些领域的应用，在磁性银纳米线表面进行功能化显得尤为重要，并以此来提高磁性银纳米线的兼容性和功能性。考虑到Fe3O4粒子很容易被酸溶液腐蚀，对于磁性银纳米线的包覆主要还是集中在无机及有机包覆，以提高其稳定性。尤其在有机聚合物领域，对银纳米线表面改性工作更是方兴未艾，此前报道的有机物包覆还主要集中在PVP及PEG对银纳米线表面进行改性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种核壳形貌好、磁场感应性好、吸附容量大的功能化磁性银纳米线复合材料及其制备方法与应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种功能化磁性银纳米线复合材料，包括作为内核的磁性银纳米线以及包覆在磁性银纳米线表面的外壳材料，所述的外壳材料为聚多巴胺、聚膦腈、二氧化硅或酚醛树脂。当外壳材料为聚多巴胺时，磁性银纳米线与聚多巴胺外壳材料的重量比＝5:1-1:4，磁性银纳米线直径90-150nm、长度4-10um，聚多巴胺外壳材料厚度10-200nm；当外壳材料为聚膦腈时，磁性银纳米线与聚膦腈外壳材料的重量比＝5:1-1:4，磁性银纳米线直径90-150nm、长度4-10um，聚膦腈外壳材料厚度10-150nm；当外壳材料为二氧化硅时，磁性银纳米线与二氧化硅外壳材料的重量比＝1:0.5-1:5，磁性银纳米线直径90-150nm、长度4-10um，二氧化硅外壳材料厚度20-250nm；当外壳材料为酚醛树脂时，磁性银纳米线与酚醛树脂外壳材料的重量比＝5:1-1:4，磁性银纳米线直径90-150nm、长度4-10um，酚醛树脂外壳材料厚度10-150nm。一种功能化磁性银纳米线复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)使用高温分解法合成一维的磁性银纳米线；(2)采用原位聚合的方法将聚多巴胺(PDA)、聚膦腈(PZS)、二氧化硅(SiO2)或酚醛树脂(PFR)包覆到磁性银纳米线表面，利用聚多巴胺、聚磷腈、聚酚醛树脂、二氧化硅等有机无机聚合物层给予其功能化修饰，分别得到聚多巴胺包覆磁性银纳米线核壳复合材料、聚膦腈包覆磁性银纳米线核壳复合材料、二氧化硅包覆磁性银纳米线核壳复合材料或酚醛树脂包覆磁性银纳米线核壳复合材料。首先使用液相多元醇方法一步合成银纳米线，将银纳米线分散在三乙二醇中，超声后，加入乙酰丙酮铁搅拌均匀后，可以通过调控银纳米线及乙酰丙酮铁的量来改变其磁场强度，在N2氛围下，加热回流，冷却至室温后磁分离，得到一维的磁性银纳米线，用乙醇洗涤数次后，保存在乙醇的分散液中备用。将聚多巴胺包覆到磁性银纳米线表面包括以下步骤：将备用的磁性银纳米线分散于乙醇和去离子水的混合溶液中，超声后加聚多巴胺，超声均匀，将三羟甲基氨基甲烷溶液加入到上述溶液中，调节溶液的PH＝8.5，在室温下机械搅拌，磁分离，用乙醇洗涤数次后干燥，得到聚多巴胺包覆磁性银纳米线核壳复合材料。对于聚合物壳层，聚多巴胺(PDA)引起相当大的关注，因为它独特的涂层效果和功能。据报道，多巴胺的还原自聚可以很简单的在无机或者有机材料的表面形成稳定的聚多巴胺层。聚多巴胺具有很好的稳定性，即使在强酸溶液中，所以它可以保护磁性银纳米线不被酸溶液腐蚀。更重要的是，聚多巴胺已被证实是一个有效的形成碳源的碳层材料。将聚膦腈包覆到磁性银纳米线表面包括以下步骤：将备用的磁性银纳米线用乙腈离心洗涤，然后将所得磁性银纳米线分散于乙腈中，将三乙胺加入上述溶液搅拌均匀后加入六氯三聚膦腈和4，4-二氨基二苯醚，60℃下搅拌，磁性分离，乙醇洗涤数次后干燥，得到聚膦腈包覆磁性银纳米线核壳复合材料。聚膦腈因为其内部结构中含有N、P元素使其具有一定的热稳定性，可以作为高分子材料阻燃剂，聚合物表面还有氨基基团可以还原剂还原氯金酸生成金纳米粒子。将二氧化硅包覆到磁性银纳米线表面包括以下步骤：将备用的磁性银纳米线分散于乙醇和去离子水的混合溶液中，混合液搅拌均匀后加入氨水，后逐滴加正硅酸四乙酯，在室温下机械搅拌，磁分离，用乙醇洗涤数次后干燥，得到二氧化硅包覆磁性银纳米线核壳复合材料。二氧化硅是一种传统的无机材料在光电领域都具有很好的性能。将酚醛树脂包覆到磁性银纳米线表面包括以下步骤：将备用的磁性银纳米线分散于乙醇和去离子水的混合溶液中，超声后加CTAB、甲醛溶液与间苯二酚，同时超声均匀，在室温下机械搅拌，磁分离，用乙醇洗涤数次后干燥，得到酚醛树脂包覆磁性银纳米线核壳复合材料。对聚多巴胺包覆磁性银纳米线核壳复合材料、聚膦腈包覆磁性银纳米线核壳复合材料或酚醛树脂包覆磁性银纳米线核壳复合材料进行煅烧，得到介孔碳包覆的磁性银纳米线。磁性纳米复合材料由于其特殊的磁感应性，磁感应可作为一种简便有效的分离方法应用于环境，催化材料回收等领域。所述的功能化磁性银纳米线复合材料用于对有机农药以及有机染料的吸附。本文采用高温分解方法，得到了四氧化三铁包覆的银纳米线不仅可以均匀分散在水溶液中，而且能均一的分散在乙腈、DMSO、丙酮、乙醇、四氢呋喃等有机溶剂体系中。磁性纳米复合材料可以通过调控银纳米线及乙酰丙酮铁的量来改变其磁场强度。与现有技术相比，通过本专利技术的方法可以大批量的合成磁性银纳米线，并且由于在合成过程中以多元醇作为还原剂是合成的磁性银纳米线具有很好的亲水性可以分散在大多数极性有机溶剂中，由于磁性银纳米线表面有大量的羟基存在使其不用其他的表面处理也能很好的分散在极性溶剂中。本专利技术中合成的功能化磁性银纳米线水溶性性好，比表面大，吸附容量大，催化性能优良等优点。本专利技术提供的可控聚多巴胺，聚膦腈，酚醛树脂包覆磁性银纳米线核壳复合材料，通过对聚多巴胺，聚膦腈，酚醛树脂的煅烧，制得介孔碳包覆的磁性银纳米线，可以用于对有机农药以及有机染料的吸附。本专利技术的合成方法简单有效，产率高，试剂消耗少。制得的聚多巴胺包覆功能化磁性银纳米线核壳复合材料具有较好的核壳形貌，磁场感应性好，特异性强，吸附容量大，在环境等领域有良好的使用价值和应用前景。附图说明图1为实施例1所合成的磁性银纳米线与四氧化三铁的FT-IR图；图2为实施例1中磁性银纳米线、四氧化三铁、银纳米线的XRD图；图3为实施例1所合成银纳米线(a，b)、磁性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功能化磁性银纳米线复合材料，其特征在于，包括作为内核的磁性银纳米线以及包覆在磁性银纳米线表面的外壳材料，所述的外壳材料为聚多巴胺、聚膦腈、二氧化硅或酚醛树脂；当外壳材料为聚多巴胺时，磁性银纳米线与聚多巴胺外壳材料的重量比＝5:1‑1:4，磁性银纳米线直径90‑150nm、长度4‑10um，聚多巴胺外壳材料厚度10‑200nm；当外壳材料为聚膦腈时，磁性银纳米线与聚膦腈外壳材料的重量比＝5:1‑1:4，磁性银纳米线直径90‑150nm、长度4‑10um，聚膦腈外壳材料厚度10‑150nm；当外壳材料为二氧化硅时，磁性银纳米线与二氧化硅外壳材料的重量比＝1:0.5‑1:5，磁性银纳米线直径90‑150nm、长度4‑10um，二氧化硅外壳材料厚度20‑250nm；当外壳材料为酚醛树脂时，磁性银纳米线与酚醛树脂外壳材料的重量比＝5:1‑1:4，磁性银纳米线直径90‑150nm、长度4‑10um，酚醛树脂外壳材料厚度10‑150nm。

【技术特征摘要】
1.一种功能化磁性银纳米线复合材料，其特征在于，包括作为内核的磁性银纳米线以及包覆在磁性银纳米线表面的外壳材料，所述的外壳材料为聚多巴胺、聚膦腈、二氧化硅或酚醛树脂；当外壳材料为聚多巴胺时，磁性银纳米线与聚多巴胺外壳材料的重量比＝5:1-1:4，磁性银纳米线直径90-150nm、长度4-10um，聚多巴胺外壳材料厚度10-200nm；当外壳材料为聚膦腈时，磁性银纳米线与聚膦腈外壳材料的重量比＝5:1-1:4，磁性银纳米线直径90-150nm、长度4-10um，聚膦腈外壳材料厚度10-150nm；当外壳材料为二氧化硅时，磁性银纳米线与二氧化硅外壳材料的重量比＝1:0.5-1:5，磁性银纳米线直径90-150nm、长度4-10um，二氧化硅外壳材料厚度20-250nm；当外壳材料为酚醛树脂时，磁性银纳米线与酚醛树脂外壳材料的重量比＝5:1-1:4，磁性银纳米线直径90-150nm、长度4-10um，酚醛树脂外壳材料厚度10-150nm。2.一种如权利要求1所述的功能化磁性银纳米线复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)使用高温分解法合成一维的磁性银纳米线；(2)采用原位聚合的方法将聚多巴胺、聚膦腈、二氧化硅或酚醛树脂包覆到磁性银纳米线表面，分别得到聚多巴胺包覆磁性银纳米线核壳复合材料、聚膦腈包覆磁性银纳米线核壳复合材料、二氧化硅包覆磁性银纳米线核壳复合材料或酚醛树脂包覆磁性银纳米线核壳复合材料。3.根据权利要求2所述的一种功能化磁性银纳米线复合材料的制备方法，其特征在于，首先使用液相多元醇方法一步合成银纳米线，将银纳米线分散在三乙二醇中，超声后，加入乙酰丙酮铁搅拌均匀后，在N2氛围下，加热回流，冷却至室温后磁分离，得到一维的磁性银纳米线，用乙醇洗涤数次后，保存在乙醇的分散液中备用。4.根据权利要求2所述的一种功能化磁性银纳米线复合材料的制备方法，其
\t特征在于，将聚多巴胺包覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王保玉，张敏，徐菁利，甘文君，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31