本发明专利技术公开了一种具有多级孔结构、粒径均一可调的磁性微球的制备方法，此方法为：采用一种含铁的离子液体作为原料，加入加热时产生气体的碱源，以乙二醇作为溶剂，搅拌均匀后加入到密闭反应容器中于180℃~300℃下反应3小时~24小时得到具有多级孔结构、粒径均一的磁性微球，其组成为MFe2O4（M=Fe、Co、Ni、Mn和Zn）。调节反应条件，所得磁性纳米微球的粒径可以在23～600纳米范围内进行调节，其饱和磁化率高（73~89emu/g），比表面积为55~74m2/g，三级孔的孔径分布范围分别为2~3nm、7~12nm、7~70nm。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料制备技术，具体涉及一种具有多级孔结构、粒径均一可调的磁性微球的制备方法。
技术介绍
室温离子液体是由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质，它具有非挥发性、低熔点、宽液程、强的静电场、宽的电化学窗口、良好的导电与导热性、高热容、高稳定性、选择性溶解力与可设计性。这些特点促使对离子液体的研究和使用从最初的化学化工领域，迅速拓展到包括功能材料、能源、资源环境、生命科学在内的众多领域。在纳米材料合成领域中，离子液体可以替代常规的有机溶剂，使得反应可以在常压下进行，并避免对环境造成污染；离子液体具有很强的自组装能力，它能够通过氢键形成超分子结构，作为模板或者辅助模板存在；另外，由于离子液体具有较低的表面能，可以起到提高成核速率和稳定纳米颗粒的作用。相对于在水相中合成纳米颗粒，若以离子液体为模板，既能阻止纳米颗粒团聚，反应后又能用简单的方法将离子液体除去。目前，人们使用离子液体中合成了众多类型的纳米材料，包括金属(金、银、钯等)、非金属(硒、碲等)、二氧化硅、有机氧化硅、金属氧化物、金属硫属化合物、金属盐等 [参见Ma, Z. ; Yu, J. ; Dai, S. : Preparation of inorganic materials using ionic liquids. Advanced materials2Q\Q, 22, 261-285·]。朱英杰等[参见Cao, S. -ff.; Zhu, Y. -J. :1ron oxide hollow spheres: Microwave-hydrothermal ionic liquid preparation, formation mechanism, crystal phase and morphology control and properties. Acta Materialia2QQ9, 57, 2154-2165.]使用微波辅助离子液体法先制备了 a -FeOOH空心球，然后以其为模板，加入硫酸亚铁盐共沉淀法制备了 Fe3O4空心球。Zhou 等[参见Zhou, S. ; Ma, Z. ; Baker, G. A. ; Rondinone, A. J. ; Zhu, Q. ; Luo, H.; Wu, Z. ; Dai, S. : Self-Assembly of Metal Oxide Nanoparticles into Hierarchically Patterned Porous Architectures Using Ionic Liquid/Oil Emulsions. Langmuir2QQ9, 25, 7229-7233.]在离子液体与烯烃混合溶剂组成的乳液中合成了具有约300纳米或者微米级别孔径的 Fe3O4 泡沫。Hu 等[参见Hu, H·; Yang, H·; Huang, P·; Cui, D.; Peng, Y. ; Zhang, J. ; Lu, F. ; Lian, J. ; Shi, D. : Unique role of ionic liquid in microwave-assisted synthesis of monodisperse magnetite nanoparticles. Chemical Communications!^, 46, 3866-3868.]在1，2-十六二醇和二苯醚中加入少量油酸和[BMM] [BF4]，以Fe (acac) 3作为铁源合成了粒径为6nm的单分散的Fe3O4纳米颗粒。 Oliveira等[参见01iveira, F. C. C. ; Effenberger, F. B. ; Sousa, Μ. H. ; Jardim, R. F. ; Kiyohara, P. K. ; Dupont, J. ; Rubim, J. C. ; Rossi, L. M. :1onic liquids as recycling solvents for the synthesis of magnetic nanoparticles. Physical Chemistry Chemical Physics2Qll, 13, 13558-13564.]以[BMM] [PF6]或者[BMM] [NTf2]离子液体作为溶剂，以Fe (acac) 3/M(acac) 3 (M=Co> Fe、Mn或Ni)作为原料，加入油胺作为还原剂和稳定剂合成了粒径为8纳米 15纳米的MFe2O4 (M=Co、Fe、Mn或Ni)纳米颗粒。Zhang 等[参见Zhangj Y. ; Liuj D. ; Wang, X. ; Song, S. ; Zhangj H. : Synthesis of Ferrite Nanocrystals Stabilized by Ionic-Liquid Molecules through a Thermal Decomposition Route. Chemistry—A European Journall^W, 17，920-924.]以末端带羧基和离子液体基团的PEG作为结构引导剂和稳定剂，以Fe (acac) 3/M(acac)2 (M=Co.Fe.Zn 或Ni)为原料合成了粒径为8 11纳米的MxFe3_x04(M=Co、Fe、Zn或Ni，0〈x〈l)纳米晶。Yin 等[参见Yin，S. ; Luoj Z. ; Xiaj J. ; Li，H. : Microwave-assisted synthesis of Fe3O4 nanorods and nanowires in an ionic liquid. Journal of Physics and Chemistry of Solids2^, 71, 1785-1788.]在[BMM] [BF4]离子液体存在的情况下用微波辅助共沉淀法合成了 Fe3O4纳米棒和纳米线。Li等[参见Li，X. ; Liuj D. ; Song, S. ; Wangj X. ; Ge，X. ; Zhangj H. : Rhombic dodecahedral Fe3O4:1onic liquid-modulated and microwave-assisted synthesis and their magnetic properties. CrystEngCowm2Q11, 13, 6017-6020.]在[C12Py] [ClO4]离子液体存在的情况下以硫酸亚铁铵为原料，加入苯酚和六次甲基四胺，微波辅助加热合成了 Fe3O4十二面纳米颗粒。关于具有多级孔结构的磁性纳米微球，目前已有报导的合成方法非常复杂。Kido 等[参见Kido，Y. ; Nakanishij K. ; Miyasakaj A. ; Kanamorij K. : Synthesis of Monolithic Hierarchically Porous Iron-Based Xerogels from Iron (III) Salts via an Epoxide-Mediated Sol - Gel P本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有多级孔结构、粒径均一可调的磁性微球的制法，其特征是它包括下列步骤：1).?含铁离子液体的配制：所述的含铁的离子液体的阳离子为以下所述阳离子中的一种或多种，阴离子为以下所述阴离子中的一种或多种，并加入可溶性铁(III)盐或者可溶性铁(III)盐和可溶性二价盐的混合物，特别地，当阴离子为含铁的Fe(III)Cl4?时，可以不加入可溶性铁(III)盐和可溶性二价盐，或只加入可溶性二价盐；所述的阳离子为1,?3?二烷基咪唑离子?[R1R2IM]+、1,?2,?3?三烷基咪唑离子?[R1R2R3IM]+、N?烷基吡啶离子[RPy]+、N1,?N2?二烷基吡唑离子[R1R2Pz]+、N?烷基噻唑离子[RTz]+、N1,?N2?二烷基哌啶离子[R1R2Pp]+、N1,?N2?二烷基吡咯烷离子[R1R2P]+、四烷基季铵离子[NR1R2R3R4]+、四烷基季鏻离子[PR1R2R3R4]+?或三烷基锍离子[SR1R2R3]+；所述的阴离子为Fe(III)Cl4?、M(II)Cl42?(M=Fe,?Co,?Ni,?Mn,?Zn)、Cl?、Br?、BF4?、PF6?、CH3COO?、CF3COO?、C3F7COO?、CF3SO3?、C4F9SO3?、(CF3SO2)2N?、?(C2F5SO2)2N?、(CF3SO2)3C?、SbF6?、AsF6?、CB11H12?、[BR1R2R3R4]?、[N(CN)2]?、NO3?、NO2?中的一种；所述的可溶性铁(III)盐包括氯化铁、溴化铁、硝酸铁、硫酸铁或醋酸铁；所述的可溶性二价盐包括亚铁、钴、镍、锰或锌等的硝酸盐，硫酸盐，醋酸盐，氯化物或溴化物；2).?在搅拌的情况下，将含铁的离子液体溶解于乙二醇中形成0.01mol/L~0.2mol/L溶液，然后加入浓度为0.5mol/L~2mol/L的碱溶液，碱溶液的用量为含铁的离子液体中铁(III)的摩尔数的2~50倍，继续搅拌直至均匀，所述的碱溶液为加热时产生气体碱溶液，包括氨水、水合肼，羟胺，尿素，六次亚甲基四胺的水溶液；3).?将上述所配制的溶液转移到密闭容器中，然后将密闭容器转移到加热器里加热到180℃~300℃范围内的某一温度，保持温度反应3小时~24小时，反应结束后自然冷却；4).?通过磁性分离、离心或者过滤等手段将上述反应得到的固体产物分离，并用水和乙醇多次反复洗涤，最后置于40℃~80℃的真空干燥箱中干燥，即得到目标产品磁性微球。...
【技术特征摘要】
1.一种具有多级孔结构、粒径均一可调的磁性微球的制法，其特征是它包括下列步骤 1).含铁离子液体的配制 所述的含铁的离子液体的阳离子为以下所述阳离子中的一种或多种，阴离子为以下所述阴离子中的一种或多种，并加入可溶性铁(III)盐或者可溶性铁(III)盐和可溶性二价盐的混合物，特别地，当阴离子为含铁的Fe(III)Cl4-时，可以不加入可溶性铁(III)盐和可溶性二价盐，或只加入可溶性二价盐； 所述的阳离子为1，3-二烷基咪唑离子[R1R2M]+U, 2，3-三烷基咪唑离子[R1R2R3IM]+、N-烷基吡啶离子[RPy]+、N1, N2- 二烷基吡唑离子[R1R2Pz]+、N-烷基噻唑离子[RTz]+^N1, N2-二烷基哌啶离子[R1R2Pp]+A1, N2-二烷基吡咯烷离子[R1R2P]+、四烷基季铵离子[NR1R2R3R4]+、四烷基季鱗离子[PR1R2R3R4]+或三烷基销!离子[SR1R2R3]+; 所述的阴离子为 Fe(III)ClpM(II)Cl广(M=Fe, Co, Ni, Mn, Zn)、Cl'Br'BF4'PF6'CH3COO' CF3COO' C3F7COO' CF3SO3' C4F9SO3' (CF3SO2)2N' (C2F5SO2)2N' (CF3SO2)3C' SbF6'AsFpCB11H12' [BR1R2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆云，卿旭堂，岳笑笑，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
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