[发明专利]四氧化三铁纳米纤维及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维及制备方法和用途，尤其是一种四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米纤维及其制备方法和用途。

背景技术

众所周知，四氧化三铁纳米材料在磁性器件、蛋白质分离、药物盛载与释放、癌症早期诊断与治疗和磁存储等方面有着巨大的应用价值。由此，人们为了获得不同形貌和尺寸的四氧化三铁，作了一些尝试和努力，如在2005年东北师范大学硕士学位论文中曾介绍的《水热条件下一维铁磁性氧化物纳米材料的合成》。该文公开了以尿素为沉淀剂均相合成四氧化三铁纳米棒，其中的四氧化三铁纳米棒的直径为60～70nm，长度为2μm。但是，无论是四氧化三铁纳米棒，还是其合成方法，均存在着不足之处，首先，纳米棒的表面光滑，这种只能由致密结构而形成的光滑表面极大地降低了其比表面积，不利于将其用于吸附或降解有机污染物；其次，合成方法不能合成出具有粗糙表面的四氧化三铁纳米棒。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种由四氧化三铁纳米颗粒组成的表面为多孔状的四氧化三铁纳米纤维。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述四氧化三铁纳米纤维的制备方法。

本发明要解决的还有一个技术问题为提供一种上述四氧化三铁纳米纤维的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：四氧化三铁纳米纤维由四氧化三铁组成，特别是，

所述四氧化三铁为纤维状，所述纤维状四氧化三铁由颗粒状物组成，所述颗粒状物间带有介孔；

所述四氧化三铁纤维的直径为30～200nm、长为10～20μm；

所述颗粒状物的粒径为5～10nm，其为四氧化三铁的单晶体；

所述介孔的孔直径为5～40nm。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述四氧化三铁纳米纤维的制备方法采用水热法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将可溶性铁盐、柠檬酸或柠檬酸盐和水按照重量比为1.2～1.6∶1.7～2.1∶35～45的比例混合后搅拌均匀，得到混合液，再向混合液中加入明胶，其中，明胶与混合液中的水之间的重量比为0.2～4∶35～45，待明胶完全溶解后得到水溶胶；

步骤2，先使用碱溶液调节水溶胶的pH值至7～8，得到水溶胶前驱体，再将水溶胶前驱体置于密闭状态，于180～240℃下反应4～72h，制得四氧化三铁纳米纤维。

作为四氧化三铁纳米纤维的制备方法的进一步改进，所述的可溶性铁盐为氯化铁，或硝酸铁，或硫酸亚铁；所述的柠檬酸盐为柠檬酸钠，或柠檬酸铵，或柠檬酸钾；所述的水为去离子水，或蒸馏水；所述的碱溶液为氢氧化钠溶液，或氢氧化钾溶液，或氨水；所述的对制得的四氧化三铁纳米纤维进行超声清洗、磁分离和干燥的处理；所述的干燥处理为于70～90℃下干燥24h。

为解决本发明的还有一个技术问题，所采用的还有一个技术方案为：上述四氧化三铁纳米纤维的用途为，

将四氧化三铁纳米纤维置于含多氯联苯(PCBs)、重金属离子的溶液中，待其吸附多氯联苯、重金属离子后，使用磁铁将吸附有多氯联苯、重金属离子的四氧化三铁纳米纤维与溶液分离，以去除溶液中的上述污染物。

作为四氧化三铁纳米纤维的用途的进一步改进，所述的重金属离子为铬离子(Cr(IV)，或汞离子(Hg(II))。