[发明专利]海胆状的聚苯乙烯与α-氧化铁复合结构微球及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物-无机纳米复合材料及制备方法，具体涉及一种海胆状的聚苯乙烯与α-氧化铁复合结构微球及制备方法，属于纳米材料制备技术领域。

背景技术

纳米α-氧化铁（α-Fe₂O₃）是纳米新材料的一类非常重要的金属氧化物，它的化学性质比较稳定、催化活性高、具有纳米材料的所有基本特性，常常被用在涂料、催化剂、磁性材料、橡胶、造纸、陶瓷、玻璃、医药等领域中。此外α-Fe₂O₃还是一种半导体材料，它的禁带宽度为2.1ev，在可见光区有很强的吸收，使其在光催化、光致变色、气敏传感器中具有良好的应用价值。因此，研究纳米级别的α-Fe₂O₃材料的性质和应用有着很重要的实际意义。聚苯乙烯（PS）/α-Fe₂O₃纳米复合材料由于兼具高分子和无机α-Fe₂O₃材料的特性，使得其在纳米功能材料领域具有其独特优势而具有广阔的应用前景。

许多学者对纳米α-Fe₂O₃的制备以及PS/α-Fe₂O₃纳米复合材料进行了研究。马杰和张淑平等【中国专利，CN101948140A，以Fe²⁺盐为原料制备Fe₂O₃、Fe₃O₄纳米材料的方法】以三种亚铁盐的复配为铁源，制备了梭形氧化铁纳米棒，但是得到的纳米氧化铁分散不均匀且易团聚。Gu等【Jianmin Gu,Siheng Li,Enbo Wang,et al.Single-crystallineα-Fe₂O₃with hierarchical structures:Controllable synthesis,formation mechanism and photocatalytic properties.Journal of Solid State Chemistry.,2009,182(5):1265~1272】通过调节双铁源K₃[Fe(CN)₆]和K₄[Fe(CN)₆]·3H₂O的总浓度和它们之间的摩尔比例成功地得到了微枝状、雪花状、纳米捆状三种不同形貌的α-Fe₂O₃分级结构并研究了其形成机理和光催化性能。Zhang等【YPZhang et al,Nanotechnology18(2007)435608】以磺化的聚苯乙烯微球为模板，通过水热条件下亚铁离子和氯酸钾（KClO₃）的氧化还原反应成功地合成了内层为聚苯乙烯有机膜外层为刺猬状的纳米Fe₂O₃的PS/α-Fe₂O₃复合空心微球。在现有的关于PS/α-Fe₂O₃纳米复合材料制备技术的报道中，并未涉及一种海胆状的聚苯乙烯与α-氧化铁复合结构微球及制备方法。该海胆状复合结构微球的内核由水热条件下的聚苯乙烯纳米微球自组装而成，内核表面负载了一维针状纳米α-Fe₂O₃晶体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海胆状的聚苯乙烯与α-氧化铁复合结构微球及制备方法。

该海胆状复合结构微球的内核由水热条件下的聚苯乙烯纳米微球自组装而成，内核表面负载了一维针状纳米α-Fe₂O₃晶体。

所述海胆状的聚苯乙烯与α-氧化铁复合结构微球的制备方法包括以下步骤：

1）制备聚苯乙烯纳米微球乳液；

2）取5~10ml上述聚苯乙烯纳米微球乳液与6.4～12.8g/L的七水合硫酸亚铁水溶液混合均匀，磁力搅拌，得前体溶液；

3）将前体溶液装入密闭的衬有聚四氟乙烯的反应釜中，升温至120～160℃，并在该温度下保温10~24h，自然冷却至室温，得到铁红色产物，抽滤洗涤、干燥即得海胆状的聚苯乙烯与α-氧化铁复合结构微球。

在步骤1）中，所述制备聚苯乙烯纳米微球乳液的具体步骤如下：