[发明专利]一种磁性高分子纳米球的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种磁性高分子纳米球的连续、快速制备方法。

(二)背景技术

纳米材料是指在三维空间内至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元所成的材料，其纳米效应，如量子尺寸效应、宏观量子隧道、表面效应、小尺寸效应等使纳米粒子拥有特殊的性质，其中Fe₃O₄纳米粒子同时兼备磁性颗粒和纳米颗粒的双重优势，应用前景也更为广泛。因此，在已有技术基础上，探究制备Fe₃O₄纳米粒子的影响因素是具有现实意义的。

目前，Fe₃O₄纳米粒子的制备方法有很多，主要有：机械研磨法、沉淀法、微乳液法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、热分解有机物法等。每种方法各有自身的优点和不足，其中化学共沉淀法最为常用，反应原理如反应式(1)所示：

Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-→Fe₃O₄+4H₂O(1)

化学共沉淀法最大的优点是操作成本低，设备简单，耗时短。但是，化学共沉淀法一般分三步进行，并且每步均需1～2天时间对相应产物进行干燥，相当耗时。因此，本发明提供了一种磁性高分子纳米球的连续、快速制备方法，旨在节约磁性高分子纳米球制备的时间和提高其工业应用潜力。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种磁性高分子纳米球的连续、快速制备方法，以节约磁性高分子纳米球制备的时间和提高其工业应用潜力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种磁性高分子纳米球的制备方法，所述制备方法按如下步骤进行：

(1)将六水合氯化铁(FeCl₃·6H₂O)和四水合氯化亚铁(FeCl₂·4H₂O)混合后，加水a配制成混合溶液，将所得混合溶液在氮气氛围中、25～30℃下搅拌4～5min，然后依次滴加25wt％～28wt％氨水溶液a和45～55g/L聚乙二醇-4000(PEG-4000)水溶液，滴加完毕后，在55～65℃、氮气保护条件下搅拌反应25～35min，之后将反应液在50～55KHz下超声分散4～5min，接着自然冷却至室温后进行磁分离，收集沉淀a并用二次离子交换水洗涤至中性，获得Fe₃O₄纳米颗粒磁流体，无需干燥直接用于下步反应；

所述六水合氯化铁与四水合氯化亚铁的物质的量之比为1：0.65～0.68；所述水a的体积用量以六水合氯化铁和四水合氯化亚铁中所含铁的总理论物质的量计为4550～4650mL/mol；所述氨水溶液a的体积用量以六水合氯化铁和四水合氯化亚铁中所含铁的总理论物质的量计为395～405mL/mol；所述聚乙二醇-4000水溶液的体积用量以六水合氯化铁和四水合氯化亚铁中所含铁的总理论物质的量计为196～204mL/mol；

(2)将步骤(1)得到的Fe₃O₄纳米颗粒磁流体与无水乙醇a、水b、25wt％～28wt％氨水溶液b混合，在50～55KHz下超声分散55～65min，然后在室温、搅拌条件下，滴加正硅酸乙酯，滴加完毕后室温反应11～13h，之后将反应液进行磁分离，收集沉淀b并用蒸馏水洗涤至中性，再将洗涤后的沉淀b加到0.9～1.1mol/L盐酸溶液中室温浸泡11～13h，接着进行磁分离去除盐酸溶液，收集沉淀c并用蒸馏水洗至中性，获得Fe₃O₄/SiO₂复合纳米颗粒磁流体，无需干燥直接用于下步反应；

所述无水乙醇a的体积用量以步骤(1)中六水合氯化铁的质量计为39.1～39.9mL/g；所述水b的体积用量以步骤(1)中六水合氯化铁的质量计为9.8～10.0mL/g；所述氨水溶液b的体积用量以步骤(1)中六水合氯化铁的质量计为1.1～1.3mL/g；所述正硅酸乙酯的体积用量以步骤(1)中六水合氯化铁的质量计为0.73～0.75mL/g；