[发明专利]一种四氧化三铁‑聚吡咯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种四氧化三铁-聚吡咯复合材料及其制备方法。

背景技术

磁性纳米粒子既具有纳米材料所特有的纳米尺寸效应和较大的比表面积，还表现出高磁响应性和敏感性。尤其是四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米粒子，由于具有高的饱和磁化强度、毒副作用低、化学稳定性好、价廉等优点，在磁记录材料、生物医药、催化、吸附分离等领域有广泛的应用前景，成为磁性纳米粒子的研究重点。聚吡咯(Polypyrrole，简写为PPy)是一种具有共轭π键结构的导电聚合物，具有合成方法简单、环境稳定性好、导电性好、易掺杂与脱掺杂等特点，广泛用于电磁屏蔽、二次电池、传感器等领域。但是，聚吡咯的不溶不熔性能和差的机械加工性能，限制了它在很多领域的应用。为了改善聚吡咯的加工性能，将其与无机纳米材料复合，得到的多功能复合材料能极大地改善其机械加工性和机械延展性等性能，并能赋予复合材料其它更多的性能。

当四氧化三铁与聚吡咯复合时，得到的四氧化三铁/聚吡咯复合材料在吸波领域、吸附水中重金属离子等领域表现出了更加优异的性能。但是，现有技术中所制备Fe₃O₄粒子的粒径较大，制备工艺复杂，复合材料的电性能和磁性能不够理想。

为此，有必要针对上述问题，提出一种四氧化三铁-聚吡咯复合材料及其制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四氧化三铁-聚吡咯复合材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种四氧化三铁-聚吡咯复合材料的制备方法，包括：

(1)制备四氧化三铁悬浮液：将四氧化三铁颗粒加入无水乙醇中，超声分散处理30～60min，得到四氧化三铁悬浮液；

(2)将上述四氧化三铁悬浮液加入含有十二烷基苯磺酸钠和硅烷偶联剂的去离子水中，在20～30℃温度条件下磁力搅拌2～3h，缓慢滴入吡咯单体和氯化铁溶液，磁力搅拌反应6～12h，得到四氧化三铁/聚吡咯黑色沉淀物，抽滤，用蒸馏水和无水乙醇洗涤3～5遍，于50～60℃的真空烘箱中干燥20～24h，得到四氧化三铁/聚吡咯复合材料。

优选的，步骤(1)中，所述四氧化三铁颗粒的制备方法包括：在氮气气氛下，将摩尔比为2:1的Fe³⁺盐和Fe²⁺盐溶于去离子水中，磁力搅拌15～30min，室温下加入1～2mol/L的氨水，调节pH至8～10，磁力搅拌1～2h，得到四氧化三铁黑色沉淀，过滤，用蒸馏水和无水乙醇洗涤3～5遍，烘干，得到四氧化三铁颗粒。

优选的，步骤(2)中，所述四氧化三铁和所述吡咯单体的比例为：每毫升吡咯单体中含有0.1～0.5g四氧化三铁。

优选的，步骤(2)中，所述吡咯单体和所述氯化铁溶液的体积比为1:0.5～1。

优选的，所述Fe³⁺盐和所述Fe²⁺盐选自氯化盐、硝酸盐、硫酸盐、高氯酸盐中的一种。

本发明技术方案还提供一种根据上述制备方法得到的四氧化三铁-聚吡咯复合材料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的方法制得的四氧化三铁-聚吡咯复合材料中，四氧化三铁分散均匀，该复合材料具有良好的电性能和磁性能。

具体实施方式

本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

本发明公开一种四氧化三铁-聚吡咯复合材料的制备方法，包括：

(1)制备四氧化三铁悬浮液：将四氧化三铁颗粒加入无水乙醇中，超声分散处理30～60min，得到四氧化三铁悬浮液；

(2)将上述四氧化三铁悬浮液加入含有十二烷基苯磺酸钠和硅烷偶联剂的去离子水中，在20～30℃温度条件下磁力搅拌2～3h，缓慢滴入吡咯单体和氯化铁溶液，磁力搅拌反应6～12h，得到四氧化三铁/聚吡咯黑色沉淀物，抽滤，用蒸馏水和无水乙醇洗涤3～5遍，于50～60℃的真空烘箱中干燥20～24h，得到四氧化三铁/聚吡咯复合材料。