一种制备介孔型空心磁性微球的方法技术

本发明专利技术提供一种制备介孔型空心磁性微球的方法。将装有聚合物为核、氧化铁或铁氧体前驱物为壳的复合粒子粉末的小陶瓷坩埚，放置在底部撒有活性炭粉的大陶瓷坩埚中。将盖好盖子的坩埚整体移放至预热至100℃的箱式电阻炉中，常规升温至450℃，保温0.5h‑3h，关掉电源随炉降温至室温后取出。在研钵中将小坩埚中的固体研磨散，所得颗粒过筛，依据复合粒子和活性炭质量比例、煅烧温度和时间不同获得Fe3O4磁性空心微球、Fe2O3空心微球或二者的混合物。本方法简单易行、对煅烧设备要求低、产品的组成控制方便、一次性制备的空心球量大、空心率高，产品在雷达隐身技术、水处理、生物医药、催化等方面的应用前景广阔。

A method of preparing mesoporous hollow magnetic microspheres

【技术实现步骤摘要】
一种制备介孔型空心磁性微球的方法
本专利技术涉及纳米材料、空心结构和铁磁性材料，具体地指一种制备介孔型空心磁性微球的方法。
技术介绍
空心微球具有大比表面积、低密度、形貌可控等优点，在催化、药物缓释、污水处理、纳米反应器、微波吸收、超级电容器等领域有很好的应用前景，空心磁性微球还因其特殊的磁性应用潜力更大。目前空心磁性微球的制备主要采用水热气体空腔模板法、核壳粒子牺牲模板法、空心玻璃微珠模板法等方法。其中水热气体空腔模板法能够一次性制备空心磁性微球，但是对反应设备要求高、影响空心球产率因素多、工艺复杂、一次性产量低；空心玻璃微珠模板法方法简单，但是获得的空心球粒径较大，去除玻璃部分则需要增加碱液腐蚀工艺，产生大量废液，且空心率不够高；核壳粒子牺牲模板法分为无机物模板核和有机物模板核，前者通常采用腐蚀去除方式，易产生污染性废液、工艺条件苛刻才能保证较高的空心率，后者常采用高温煅烧去除有机物模板。核壳粒子牺牲模板法为了使获得的空心微球具有磁性，通常还需要特殊的设备，在去除内核后或煅烧除内核的同时高温下采用还原性气体如氢气进行还原处理。因此，如何用简单高效的方法制备成分可控的空心微球成为了人们的研究热点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种设备要求低、工艺简单易行、一次性制备产量大、空心率高的制备介孔型空心磁性微球的方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种制备介孔型空心磁性微球的方法，包括以下步骤：S1、将装有一定质量的聚合物为核、氧化铁或铁氧体前驱物为壳的复合粒子粉末的小坩埚，盖上盖子放置在底部撒有活性炭粉的大坩埚底部中心并盖上盖子，复合粒子和活性炭质量按一定的比例投放。S2、将盖好盖子的坩埚整体移放至已经预热至100℃的箱式电阻炉中，常规升温至既定温度，保温一段时间，关掉电源随炉降温至室温左右后取出。S3、在研钵中将小坩埚中的固体研磨散，所得颗粒过筛，过筛的粉末在适量无水乙醇中超声分散后用磁铁进行磁筛选，真空干燥获得磁性空心微球。上述的一种制备介孔型空心磁性微球的方法，所述步骤S1中，复合粒子粉末和活性炭的质量比为1:8-1:15。上述的一种制备介孔型空心磁性微球的方法，所述步骤S2中，保温温度为400℃-500℃。上述的一种制备介孔型空心磁性微球的方法，所述步骤S2中，保温时间为0.5h-3h。上述的一种制备介孔型空心磁性微球的方法，所述步骤S3中，所述磁铁为钕铁硼强力磁铁。上述的一种制备介孔型空心磁性微球的方法，所述复合粒子粉末为P(St-AA)/Fe2O3复合粒子粉末。一种P(St-AA)/Fe2O3复合粒子的制备方法，包括以下步骤，往三口烧瓶中依次加入NaCl溶液、苯乙烯(St)、丙烯酸(AA)，用恒压滴液漏斗加入KPS，开启电动搅拌器，通氮气置换数次后开始升温，温度升至75℃开始滴加引发剂，在氮气气氛下保温反应10h后再次滴加引发剂，温度保持一定，反应10h后升温至90℃保温0.5h，制备得到P(St-AA)乳液；利用离心清洗分离法制得粒径分布范围窄的P(St-AA)乳胶粒子，离心清洗转速为5-12kr/min；往三口烧瓶中加入固含量为0.5％-2.0％的上述P(St-AA)乳胶液，升温至90℃并保持该温度，开始缓慢滴加一定体积的一定浓度的FeCl3溶液，待FeCl3溶液滴加完毕开始滴加一定体积的一定浓度的尿素溶液，保持温度为90℃并搅拌一定时间使其充分反应和陈化后，继续搅拌冷却至室温，将上述溶液进行抽滤清洗至滤液接近中性，再用无水乙醇冲洗两遍，待乙醇干后将滤饼置于真空干燥箱中在60℃下干燥24h，再经研磨可得到P(St-AA)/Fe2O3复合粒子粉末。优选地，所述FeCl3溶液与尿素的物质的量之比在0.02-0.09。本专利技术的有益效果在于：使用的容器为常规坩埚，使用的高温设备为常规箱式电阻炉，这种制备方法工艺简单易行、对煅烧设备要求低、产品的组成控制方便、一次性制备的空心球量大、空心率高，产品在雷达隐身技术、水处理、生物医药、催化等方面的应用前景广阔。附图说明图1为实施例7中样品b的SEM图；图2为实施例7中样品b的TEM图；图3为实施例7样品a、b、c的XRD图。图3中a、b、c分别表示样品a、b、c的XRD图谱。具体实施方式为了更好地解释本专利技术，以下结合具体实施例进一步阐明本专利技术的主要内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于以下实施例。实施例1P(St-AA)/Fe2O3复合粒子的制备：往三口烧瓶中依次加入NaCl溶液、苯乙烯(St)、丙烯酸(AA)，用恒压滴液漏斗加入KPS。开启电动搅拌器，通氮气置换数次后开始升温，温度升至75℃开始滴加引发剂，在氮气气氛下保温反应10h后再次滴加引发剂，温度保持一定，反应10h后升温至90℃保温0.5h，制备得到P(St-AA)乳液。利用离心清洗分离法制得粒径分布范围窄的P(St-AA)乳胶粒子。离心清洗转速分别为10-12kr/min、8-10kr/min、<8kr/min，沉积下来的乳胶粒子的平均粒径分别为210nm、244nm、264nm。往三口烧瓶中加入固含量为0.5％-2.0％的上述P(St-AA)乳胶液，升温至90℃并保持该温度，开始缓慢滴加一定体积的一定浓度的FeCl3溶液，待FeCl3溶液滴加完毕开始滴加一定体积的一定浓度的尿素溶液，保持温度为90℃并搅拌一定时间使其充分反应和陈化后，继续搅拌冷却至室温。将上述溶液进行抽滤清洗至滤液接近中性，再用无水乙醇冲洗两遍，待乙醇干后将滤饼置于真空干燥箱中在60℃下干燥24h，再经研磨可得到P(St-AA)/Fe2O3复合粒子粉末。水解三卤化铁制备核壳粒子的后期通过滴加尿素一次性控制壳层厚度。优选地，所述FeCl3溶液中FeCl3与尿素的物质的量之比在0.02-0.09。实施例2本申请表征用P(St-AA)/Fe2O3复合粒子的制备：往250mL三口烧瓶中依次加入100.0mL0.02025mol﹒L-1的NaCl溶液、8.00mL苯乙烯(St)、2.00mL丙烯酸(AA)，在恒压滴液漏斗中加入7.20mL0.03700mol·L-1的KPS。开启电动搅拌器，通氮气置换数次后开始升温，温度升至75℃开始滴加引发剂，速度为1-2d/s，在氮气气氛下保温反应10h后再次滴加2.00mL引发剂，温度保持一定，反应10h后升温至90℃保温0.5h，制备得到P(St-AA)乳液。利用离心清洗分离法制得粒径分布范围窄的P(St-AA)乳胶粒子。离心清洗转速为10-12kr/min，沉积下来的乳胶粒子的平均粒径为210nm。250mL三口烧瓶中加入100mL固含量为0.5％-2.0％的上述P(St-AA)乳胶液，升温至90℃并保持该温度，开始缓慢滴加一定体积的0.1mol·L-1的FeCl3溶液，待FeCl3溶液滴加完毕开始滴加一定体积的6.0mol·L-1的尿素溶液，保持温度为90℃并搅拌一定时间使其充分反应和陈化后，继续搅拌冷却至室温。将上述溶液进行抽滤清洗至滤液接近中性，再用无水乙醇冲洗两遍，待乙醇干后将滤饼置于真空干燥箱中在60℃下干燥24h，再经研磨可得到P(St-AA)/Fe2O3复合粒子粉末。水解三卤化铁制备核壳粒子的后期通过滴加尿素一次性控制壳层厚度。实施例3一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备介孔型空心磁性微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将装有一定质量的聚合物为核、氧化铁或铁氧体前驱物为壳的复合粒子粉末的小坩埚，盖上盖子放置在底部撒有活性炭粉的大坩埚底部中心并盖上盖子，复合粒子和活性炭质量按一定的比例投放；S2、将盖好盖子的坩埚整体移放至已经预热至100℃的箱式电阻炉中，常规升温至既定温度，保温一段时间，关掉电源随炉降温至室温左右后取出；S3、在研钵中将小坩埚中的固体研磨散，所得颗粒过筛，过筛的粉末在适量无水乙醇中超声分散后隔着器皿用磁铁进行磁筛选，真空干燥获得磁性空心微球。

【技术特征摘要】
1.一种制备介孔型空心磁性微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将装有一定质量的聚合物为核、氧化铁或铁氧体前驱物为壳的复合粒子粉末的小坩埚，盖上盖子放置在底部撒有活性炭粉的大坩埚底部中心并盖上盖子，复合粒子和活性炭质量按一定的比例投放；S2、将盖好盖子的坩埚整体移放至已经预热至100℃的箱式电阻炉中，常规升温至既定温度，保温一段时间，关掉电源随炉降温至室温左右后取出；S3、在研钵中将小坩埚中的固体研磨散，所得颗粒过筛，过筛的粉末在适量无水乙醇中超声分散后隔着器皿用磁铁进行磁筛选，真空干燥获得磁性空心微球。2.根据权利要求1所述的一种制备介孔型空心磁性微球的方法，其特征在于：所述步骤S1中，复合粒子粉末和活性炭的质量比为1:8-1:15。3.根据权利要求1所述的一种制备介孔型空心磁性微球的方法，其特征在于：所述步骤S2中，保温温度为400℃-500℃。4.根据权利要求1所述的一种制备介孔型空心磁性微球的方法，其特征在于：所述步骤S2中，保温时间为0.5h-3h。5.根据权利要求1所述的一种制备介孔型空心磁性微球的方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述磁铁为钕铁硼强力磁铁。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄中梅，冯肆洋，尹国威，
申请(专利权)人：武汉生物工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42