[发明专利]纳米颗粒铁-冠醚复合物的制备方法

说明书

背景技术

本发明涉及一种相转移催化法制备纳米粒子的铁-冠醚复合物。

以往，纳米铁(Fe₆⁰)是用硼氢化钠还原铁形成的盐来合成的。这种制备方法通常较缓慢，而且制备铁纳米粒子的收率较低。这种制备方法制备的纳米粒子通常不具有稳定性。缺乏稳定性的材料可能很快降低纳米粒子的活性。

通常，这个过程是在水溶液中进行的，这将降低纳米铁的收率和活性。这些工艺存在的弊端会降低持续的生产纳米Fe₆的商业可行性。因此，需要一种高收率的制备稳定纳米颗粒的催化工艺，尤其是使用铁盐制备Fe₆。

发明内容

这种制备纳米铁-冠醚复合物的方法是用有机相和冠类低聚物化合物作为稳定剂的。在室温下，一种铁盐溶液，如莫尔盐，和一种冠类低聚物化合物在有机溶剂，如二烃基胺或二乙胺，中混合。加入并混合在二乙胺中的硼氢化钠。

然后，煮沸该混合物，以去除二乙胺，然后将该混合物在氮气环境下过滤。加入乙醇，去除过量的硼氢化钠。这就形成了保留了纳米铁粒子活性的纳米铁-冠醚复合物。在制备过程中，冠醚低聚物还协助调节铁纳米粒子形成的选择性。

具体实施方式

本方法包含纳米粒子的制备，尤其是以冠醚低聚物作为稳定剂制备纳米Fe₆。本方法能够得到相对较高的收率，通常高于70％，同时还提供了一种保持纳米粒子铁活性的稳定剂。这种方法是在冠醚存在的条件下，用在二烃基胺中的硼氢化钠进行还原作用，从铁盐中制备纳米Fe₆。

本方法制备Fe₆包含两相的过程，一个固相和一个有机相。固相是一种铁盐，有机相包含干燥过的二烃基胺，或乙烯二胺，还含有一种低聚物冠醚[I]。含有铁盐的冠化合物I将铁盐由固相转移到二烃基胺有机相中，形成复合物II。在低温条件下(0-10℃)，在有机相中加入硼氢化钠，形成铁-冠醚复合物III。这种铁盐可能是莫尔盐，FeSO₄x(NH4)₂SO4x6H₂O，FeBr₂，或其他铁的有机化合物。这种冠类化合物可以是那些能够与铁盐形成稳定的复合物，并可以用作纳米铁的稳定剂的冠类化合物，例如，在大环上含有两个氮原子的[2，2，2]-穴醚、[2，2，1]-穴醚或冠类低聚物化合物。

通过过滤有机相和加热反应混合物至沸点的方式分离得到的NaX之后，复合物III被转化为一种冠醚-铁-氢化物复合物IV。然后加热这种氢化复合物IV至约115-120℃，使其分解，得到冠醚低聚物I和Fe₆纳米复合材料V。

在金属中，每个金属原子是堆积在一起，也就是说，每个金属原子通常都是被大量的相似的原子包围(通常是6个或8个或12个原子包围着每个金属原子)。大块金属可以被描绘成由带正电的原子嵌入自由价电子的“海洋”中组成。因此，没有定域键存在，而是像钻石一样的一个大的共价晶体。电子的自由运动是由它们在电场中的移动能力来体现的，从而产生金属的导电性。这样看来带正电的金属原子是可以被腔穴醚或冠醚捕获的。此外，金属可以被看做是一个巨大的结构体，像一种聚合物。在金属“巨大结构体”的互相作用的过程中，相应的单体形成了。CW和铁纳米粒子相互作用的结果是，形成了相同的多原子铁阴离子。

CW(cryptand)+M_n⁰→[CWM⁺]M_n-1^-

                     VII

形成的CWFe⁰n(n＝6或更多)转化为离子对复合物VII的结果是，正价的金属原子移动或进入冠醚腔中，剩余的金属原子带有一个负电荷，并且保留在复合物的外围。这个过程的本质性质也许可能是按照如下线路形成金属穴醚复合物：

穴醚[2，2，2]

实施例

实施例1