本发明专利技术以锯齿状磁性纳米晶为载体负载功能纳米材料，使其兼具功能纳米材料和磁性纳米晶的性质，获得易分离、可重复使用的功能纳米复合材料。锯齿形磁性Ni纳米线结构不同于其他磁结构，彼此交叉产生很多缝隙和空间使其能够很容易地被修饰上其它功能材料。我们以锯齿状磁性Ni纳米线为载体，表面负载TiO2形成复合纳米材料，其制备方法如下：将一定量的Ti(OC4H9)4、锯齿状Ni纳米线与CH3CHOHCH3混合，在120℃密闭体系下保持2小时。所得的TiO2@锯齿Ni复合纳米材料不仅具有出色的光催化活性，而且具有很好的磁性，从而使这种光催化剂能够被轻松地分离和循环使用。这证明锯齿状纳米晶在功能材料的负载和分离方面有重要作用，可制得高效、易分离、可重复使用的功能材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米晶体，特别涉及一种具有锯齿形纳米线形貌的Ni纳米晶、其 在功能材料载体方面的应用。
技术介绍
在过去的几十年中，单一成分纳米晶的合成已经取得了显著的成功。这些纳米材 料显示出优异的物理化学性质，并在许多领域拥有潜在的应用。例如，磁纳米结构材料可广 泛应用于磁流体领域，高密度磁存储设备，在许多疾病的诊断中使用的磁性传感器和磁性 共振成像(MRI)，还可以利用纳米材料的磁性进行药物导向和分离等等。功能纳米材料，例 如半导体金属氧化物或硫化物纳米晶已经在生物监测中被用作光催化剂或荧光探针。随 着纳米技术的发展，复合材料，即两种或两种以上不同的材料的组合体，由于其多组分纳米 结构能够在一个体系中整合多种功能而达到特殊的应用这一优势而吸引了越来越多的关 注。这种复合功能能够拓展纳米材料在实际应用中的潜能和范围。因此，如何能够实现纳 米材料高效率、紧密复合，对材料学家们来说是十分必要和重要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用一种具有锯齿形的磁性纳米晶作为载体负载材料。本专利技术的进一步目的是利用锯齿形磁性纳米线，牢固结合功能材料。本专利技术的另一个目的利用一种简单的方法将锯齿形磁性M纳米线表面牢固结合 功能材料，例如=TiO2。本专利技术还有一个目的就是利用所述锯齿形磁性M纳米线表面负载TiA的复合纳 米材料为光催化剂，在保持良好催化作用的同时，可以很方便地将这种复合纳米材料磁性 分离，再重复使用，依然保持较好的催化分离效果。本专利技术中的TiO2ONi复合纳米材料，按如下方法制备一定量的Ti (OC4H9) 4和少量锯齿状Ni纳米线与少量CH3CH0HCH3混合，在120°C密 闭体系下保持2小时，然后冷却到室温，收集固体产物，洗涤后干燥，该固体产物即为本发 明中TiO2O锯齿Ni复合纳米材料。本专利技术所使用的M纳米结构是在磁场的辅助下通过温和的水热条件合成出来 的，并且具有一维锯齿状结构。这种一维锯齿状结构不同于其他磁结构，而是彼此交叉产生 很多缝隙和空间使其能够很容易地被修饰上Ti02。得到的TiO2ONi复合材料具有TiA和Ni 的功能。光催化和生物相容性研究显示这种TiO2ONi复合材料保持了 TiA的出色的对有机 污染物的光催化活性和生物相容性。但是更重要的是，由于磁性Ni纳米结构的共存，这种 复合材料还显示出优秀的磁学性质，从而使这种光催化剂能够被轻松地分离和循环使用。图Ia显示制备好的TiO2ONi复合物的XRD图谱。根据JCPDS卡号87-0172，在2 θ =44. 5,51. 8和76. 3处的衍射峰可被标识为立方晶系的Ni的(111)、(200)和(220)面，表明Ni的存在。图Ib是图Ia中XRD图形的放大(X 15)。图中在2 θ = 25. 2,37. 6,47. 9、 53. 8,55. 0和62. 7处的衍射峰可被标识为锐钛矿的TiO2 (JCPDS卡号84-1286)，显示TiO2 的生成。结果表明TiA纳米晶有可能在锯齿线状Ni纳米结构上形成。产物的形貌通过扫描电子显微镜(SEM)来表征。图2显示了所用的Ni纳米结构 的SEM照片，从中可以看出M的纳米结构是一维线状，并且一维线状由许多的锯齿状纳米 触角组成。这些纳米触角抑制了 Ni纳米线密集地聚积，从而留出了大量空隙供其它功能材 料如TW2附载。附载之后，得到的TiO2ONi复合材料仍然具有M纳米结构一样的一维结 构，但是从图3和4可以看出，产物的锯齿状形貌消失了，这表明TW2已经成功地附载在Ni 纳米线上。在打02薄膜的表层形成了许多缺口，从这些缺口可以看出1102层的厚度大约是 300nm，还能看到一些锯齿状Ni的纳米触须(图5)。在合成TiO2ONi的过程中，一维锯齿 状纳米结构的使用是成功被附载的关键。不同于其他磁性结构，锯齿状结构彼此交叉，留出 许多空隙和空间可用于修饰。当TiO2修饰过程开始后，一维锯齿状Ni的磁性减弱，彼此间 的互相吸引变弱，造成进一步的负载并最终实现TiO2ONi复合材料的形成。为了证明一维 锯齿状结构的重要性，我们还使用了球链状一维Ni纳米结构(图6为其SEM照片)来附载 TiO2进行比较。我们发现这种球链状纳米结构的M表面光滑，在我们的实验条件下是不能 被TW2有效修饰，最终只会获得TW2颗粒与Ni纳米结构混合物(图7)。所得的TiO2ONi材料是TiA和Ni的复合材料，将具备TiA和Ni的双重功能。众 所周知，TiO2是一种降解有机污染物的有效的光催化剂并具备良好的生物相容性。我们的 研究表明TiO2ONi复合材料同样具有很好的光催化性质和生物相容性。图8显示了以制得 的TiO2ONi复合材料作为光催化剂，甲基橙(MO)溶液在不同照射时间后紫外-可见吸收光 谱，结果显示TiO2ONi复合材料具备优秀的光催化活性，在100分钟的光照之后甲基橙分子 几乎已经完全降解。用TiO2ONi复合材料作为光催化剂对其它染料如罗丹明B和甲基蓝同 样具有很好的光催化效果(如图9和10所示)。图11显示了与不同浓度的Ni、Ti02_i复 合材料和TW2孵化不同时间的人肝癌细胞的生存能力。从图中可以看出TiO2ONi复合材 料拥有比Ni要好的、几乎和TiO2相同的良好的生物相容性。图12显示了用量子化MPMS SQUID XL-7测量的TiO2O锯齿Ni复合材料的磁化强度，从图中可以看出，所得的TiO2ONi复 合材料和使用的M —样是铁磁性的。所有以上结果证实了所得到的TiO2OM复合材料具 备TW2和Ni的双重功能，可以被用作光降解有机污染物的光催化剂，并具备良好的生物相 容性和磁学性质。在液相反应中，纳米晶的实际应用常常遭受着分离低效和由于纳米晶凝结而减低 催化活性的损失等因素的影响。因此，分离难度和再循环能力是催化剂实际应用的一个非 常重要的指标。TiO2ONi复合材料具备多功能，可被应用为理想的可循环使用的催化剂。图 13显示了光催化实验的光学照片，从中我们可以看出TiO2ONi复合材料很好地分散在MO溶 液中并有效地催化了 MO的光降解(颜色消失)。光催化降解之后，TiO2ONi复合材料因其铁 磁性，可以被外磁场成功地收集，意味着这些光催化剂可以被磁场轻松地回收利用，这是在 一定程度上一种高效绿色的光催化剂应用的途径。图14显示了甲基橙分子的光降解程度 (在465 nm处监测)作为循环次数之间的关系，表明通过外磁场分离的TiO2ONi复合材料 对催化甲基橙降解仍然具备很高的光催化活性，而没有重大的损耗。作为对比，图15-17也 分别展示了用Ti02、Ni和项链状结构的TiA&Ni作为催化剂的光催化实验的光学照片。可以看到，TiO2可以催化MO的光降解但是不能被磁铁分离(图15)，Ni可以被磁铁分离但却 不能光催化MO的降解(图16)。当使用以球链状结构Ni作为载体合成的TiA&Ni作为催 化剂，MO可以被光降解但是只有Ni可以通过磁铁回收(图17)，这表明通过使用球链状Ni 结构，TiO2不能被有效地附载在Ni表面，只是得到了 TW2和Ni的混合物。这一结果也证 明使用锯齿状M结构是TW2附载的关键因素，得到的TiO2ONi复合材料是良好的催化剂， 能够被轻松地分离本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种纳米晶，其特征在于所述纳米晶为磁性材料且表面具有锯齿形纳米线形貌。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，陆轻铱，庞欢，关丽娜，李叶澄，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84
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