[发明专利]一种Fe3O4@SiO2磁性单孔中空微球及其制备方法

权利要求书

1.一种Fe₃O₄@SiO₂磁性单孔中空微球，其特征在于：该微球的壳层材料为SiO₂和Fe₃O₄，其中Fe₃O₄纳米粒子随机分散在SiO₂基质中，微球具有中空结构，空腔在微球内处于偏心结构，微球壳层具有一个大孔，大孔与空腔相联通；所述的中空微球的平均粒径分布范围为200 nm~2 μm，内部空腔尺寸在50 nm~1500 nm之间，壳层上的大孔尺寸范围为16 nm~500 nm。

2.根据权利要求1所述的一种Fe₃O₄@SiO₂磁性单孔中空微球，其特征在于Fe₃O₄纳米粒子粒径5-15 nm，平均粒径为10 nm；Fe₃O₄占壳层的质量百分比范围在20% ~ 65%之间。

3.制备权利要求1所述一种Fe₃O₄@SiO₂磁性单孔中空微球的方法，其特征在于，首先配置疏水有机聚合物的有机溶液、经表面改性剂表面修饰的Fe₃O₄纳米粒子的有机溶液，混合，调整浓度后，依次加入SiO₂前驱体以及疏水有机聚合物的不良溶剂并混合均匀，得到混合后有机溶液，将混合后有机溶液加入表面活性剂水溶液中，并加入SiO₂前驱体催化剂氨水；待静置反应24~48小时后，将生成的聚合物-Fe₃O₄纳米粒子-SiO₂复合微球分离，最后除去有机聚合物后得到Fe₃O₄@SiO₂磁性单孔中空微球。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，其具体制备步骤如下：

（1）Fe₃O₄纳米粒子的制备：称取二价铁盐和三价铁盐溶于水中配置成总浓度为0.25~1.0 mol/L的溶液，通N₂除溶液中的O₂后，升温至50-65℃后，加入浓度为0.75~3.0mol/L的氢氧化钠溶液，氢氧化钠与二价铁盐摩尔比为10：1，N₂下恒温反应1-2小时后，将体系温度升高到90℃保温0.1~1小时，冷却至室温后，采用磁分离法分离出Fe₃O₄晶体，并依次用纯净水与乙醇清洗干净，并真空干燥后得到Fe₃O₄纳米粒子粉末；其中，所述二价铁盐包括硫酸亚铁，氯化亚铁；所述三价铁盐为三氯化铁；

（2）Fe₃O₄纳米粒子的表面修饰：将Fe₃O₄纳米粒子分散于乙醇-水混合溶剂中，加入硅烷偶联剂混合均匀，然后在氮气气氛下回流反应2~4小时，冷却到室温后，经磁分离，乙醇洗涤并干燥后得到表面修饰的Fe₃O₄纳米粒子；其中， Fe₃O₄纳米粒子在乙醇-水混合溶剂中的重量比为1 wt %~10 wt %；乙醇-水混合溶剂中水与乙醇的体积比例为20~100：100；反应液中硅烷偶联剂的重量百分比为1 wt%~5 wt%； 

（3）Fe₃O₄@SiO₂磁性单孔中空微球的制备：将表面改性的Fe₃O₄纳米粒子分散于有机溶剂中，再经离心处理分离除去Fe₃O₄纳米粒子团聚体，配置成表面改性的Fe₃O₄纳米粒子的有机溶液，并调节浓度至1g/L～5g/L；将疏水聚合物的有机溶液与经表面改性剂表面修饰的Fe₃O₄纳米粒子的有机溶液混合，调节浓度后，依次加入SiO₂前驱体，得到溶液1，再加入疏水聚合物的不良溶剂并混合均匀，得到混合后有机溶液，然后将混合后有机溶液加入表面活性剂水溶液中，得到溶液2，并加入催化剂氨水，得到溶液3；待静置反应24~48小时后，将生成的聚合物-Fe₃O₄纳米粒子-SiO₂复合微球离心分离，最后除去有机聚合物后得到Fe₃O₄@SiO₂磁性单孔中空微球；其中，疏水有机聚合物在混合后有机溶液中的浓度范围为0.2g/L～10.0g/L；SiO₂前驱体化合物在溶液1中的浓度为0.4%～5.0%(v/v)；疏水有机聚合物的不良溶剂与良溶剂的体积比为1：1～1：10；混合后有机溶液与溶液2中水的比例为5%～50%(v/v)；表面活性剂在溶液2中的浓度为1ⅹ10^-5～1ⅹ10^-3 mol/L；催化剂氨水在溶液3中的重量百分比为0.5 wt%~5 wt %。