[发明专利]具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料及其制备方法

权利要求书

1.具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，通过下述方法制备，以磁性纳米粒子为核，聚合树脂为碳源，利用溶胶-凝胶方法以及高温焙烧碳化过程，在其表面包覆聚合树脂类高分子层并将其碳化，得到核壳结构的磁性高分子及碳基微球材料；其包括步骤：

首先以磁性纳米粒子为核，采用溶胶－凝胶法，在醇水相中，碱性催化剂下，在磁性无机纳米粒子外面包裹聚合树脂高分子层，得到磁性高分子微球；再高温焙烧碳化聚合树脂高分子层，得到磁性碳基微球材料；加入高分子表面活性剂，焙烧碳化聚合树脂高分子层同时除掉表面活性剂分子，得到具有空腔的核壳结构的磁性碳基微球材料。

2.按权利要求1所述的具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，所述的磁性纳米粒子尺寸为50nm~1μm；该微粒材料选自四氧化三铁(Fe₃O₄)、γ－三氧化二铁（γ-Fe₂O₃）、NiFe₂O₄、CuFe₂O₄、纳米铁颗粒（Fe）、纳米镍（Ni）或纳米钴（Co）中的一种。

3.按权利要求1所述的具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，所述的碳源选自酚醛树脂或密胺树脂。

4.按权利要求1所述的具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，在磁性纳米颗粒表面包裹聚合树脂高分子层时，所述的树脂类原料选自苯酚，间二苯酚，间三苯酚，三聚氰胺中的一种，以及与之发生聚合反应的甲醛或六次甲基四胺。

5.按权利要求1所述的具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，所述的碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、浓氨水或短链有机胺中的一种或几种；所使用的溶剂为烷基醇与水的混合溶液，其中的烷基醇选自甲醇、乙醇或异丙醇的一种或几种；聚合反应的温度是25~100度，聚合反应时间是0.5~48h，得到的磁性高分子微球材料颗粒大小为70nm~10μm。

6.按权利要求5所述的具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，所述的烷基醇与水的混合溶液中，烷基醇与水的质量比为9：1~1：9。

7.按权利要求1所述的具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，高温焙烧碳化聚合高分子层中，碳化温度为300~1000度，碳化时间为2~20h；得到的磁性碳基微球材料颗粒大小为60nm~10μm，高分子壳层或者碳壳层的厚度为5nm~1μm。

8.按权利要求1所述的具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，所述的高分子表面活性剂为含有聚氧化乙烯（PEO）为亲水端点两亲性嵌段共聚物，选自F127、F108、P123或Brij中的一种或几种。

9.按权利要求1所述的具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，所述的磁性纳米粒子表面包覆聚合树脂高分子层的溶胶－凝胶化学合成体系中，磁性纳米微粒质量百分比为0.2wt％~2.0wt%,树脂原料质量百分比为0.1wt%~1.0wt%,甲醛或六次甲基四胺质量百分比为0.1wt%~1.0wt%，催化剂质量百分比为0.5wt~5wt％，其他为醇水混合溶剂。

10.按权利要求5所述的具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，所述的短链有机胺是三乙基胺。

11.按权利要求9所述的具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，所述的所述的磁性纳米粒子表面包覆聚合树脂高分子层的溶胶－凝胶化学合成体系中，对于空腔的磁性碳基微球，另加表面活性剂质量百分比为0.05wt~1.0wt％。

12.按权利要求1所述的具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料，其特征在于，所述的具有空腔的核壳结构的磁性碳基微球材料颗粒直径范围为70nm~10μm，其中磁性核的大小为50nm~1μm,高分子壳层或碳壳层的厚度为5nm~1μm，空腔半径为5nm~4μm。