[发明专利]磁性无机纳米粒子/大孔径有序介孔氧化物核壳微球及其制备方法

权利要求书

1. 一种磁性无机纳米粒子/大孔径有序介孔氧化物核壳微球的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）利用溶胶-凝胶化学合成法，在磁性无机纳米粒子表面包覆上一层无定形二氧化硅，形成尺寸均一的磁性无机纳米粒子/二氧化硅核壳复合微球；

（2）将得到的复合微球分散在分散剂中沉淀排列形成光子晶体，然后通过“纳米浇铸”的方法在磁性无机纳米粒子/二氧化硅核壳微球的空隙内填充入有机碳前驱液，碳化后用碱或者盐刻蚀除去二氧化硅壳层而保留磁性无机纳米粒子在三维有序大孔碳材料里面；

（3）通过再次“纳米浇铸”的方法将介孔无机氧化物的前驱液或者介孔金属氧化物的前驱液灌注到三维有序大孔碳的大孔里并包覆磁性纳米粒子，前驱液通过溶液挥发诱导自组装，在三维有序大孔碳里形成介观结构；

（4）焙烧除去骨架三维有序大孔碳和表面活性剂，得到磁性无机纳米粒子/大孔径有序介孔氧化物核壳微球。

2. 根据权利要求1所述的的制备方法，其特征在于所述的磁性无机纳米粒子尺寸为100 nm ~ 800 nm，该粒子材料是四氧化三铁、γ－三氧化二铁、NiFe₂O₄、CuFe₂O₄、 纳米铁颗粒、纳米镍，纳米钴其中的一种。

3. 根据权利要求1所要求的制备方法，其特征在于在磁性无机纳米粒子表面包裹无定形二氧化硅时，所使用的硅源是硅酸钠、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的一种，或其中几种；催化硅源水解使用碱性催化剂，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、浓氨水中的一种，或其中几种；所使用的溶剂为烷基醇与水的混合溶液，其中的烷基醇是甲醇、乙醇、或异丙醇的一种或几种，烷基醇和水的质量比为9：1~1：9。

4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在磁性无机纳米粒子/二氧化硅核壳微球分散在分散剂中静置沉淀排列形成光子晶体时，所用分散剂是甲醇、乙醇、异丙醇、水中的一种，或其中几种。

5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于通过“纳米浇铸”的方法在排列好的磁性无机纳米粒子/二氧化硅核壳微球光子晶体空隙内填充入有机碳前驱液，有机碳前驱液是苯酚或间苯二酚与甲醛的预聚物，溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃中的一种或几种。

6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于将有机碳源碳化后用碱或者盐刻蚀除去二氧化硅壳层同时保留磁性无机纳米粒子在三维有序大孔碳材料里面，使用的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、浓氨水中一种，或其中几种，盐为硼氢化钠、硼氢化钾、碳酸钠中的一种，或其中几种。

7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于通过再次“纳米浇铸”的方法将介孔无机氧化物的前驱液或者介孔金属氧化物的前驱液灌注到三维有序大孔碳的大孔里并包覆磁性纳米粒子，前驱液通过溶液挥发诱导自组装，在三维有序大孔碳里形成介观结构时，介孔无机氧化物使用的硅源是硅酸钠、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的一种，或其中几种，介孔金属的金属源使用的是异丙醇铝、铝酸四正丁酯、钛酸四正丁酯、钛酸四乙酯、异丙醇钛中的一种，或其中多种；介孔无机氧化物或介孔金属氧化物前驱液水解所使用催化剂是酸性催化剂，该酸性催化剂为醋酸、乙酸、稀盐酸、硝酸中的一种，或其中几种；所使用的表面活性剂是非离子型表面活性剂和嵌段共聚物，非离子表面活性剂是含聚醚的小分子C_nH_2n+1EO_m中的一种，或其中几种，n＝5－12、m＝10－20；嵌段共聚物是EO_nPO_mEO_n，n=20-132, m=47-70，或者是PEO-b-PS，其M_w=10000-40000；所使用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃或氮氮-二甲基甲酰胺中的一种，或其中几种。

8. 由权利要求1—7之一所述方法制备得到的磁性无机纳米粒子/大孔径有序介孔氧化物核壳微球，该微球直径范围为200 nm ~ 2μm，比表面为 100 m²/g ~ 600 m²/g，孔容为 0.1 cm³/g ~ 0.8 cm³/g，介孔的孔径尺寸为2 nm ~ 30 nm；微球中介孔壳层的有序介孔结构包括管状孔道、球形孔道的介孔结构；其孔道结构的空间群上是p6mm，Fm                                               m，Imm，Pmn， Pmm，Fdm，P6₃/mmc，Iad其中一种或者几种的混合结构。