[发明专利]磁性有序介孔碳基或高分子基核壳结构微球及其制备方法

权利要求书

1.一种磁性有序介孔碳基或高分子基核壳结构复合微球的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）以磁性纳米颗粒为种子，通过溶胶-凝胶法在磁性纳米颗粒表面包覆一层致密二氧化硅保护层；

（2）然后采用界面共组装技术，使用大分子量的嵌段共聚物作为模板剂，在致密二氧化硅表面沉积一层具有有序介观结构的含大分子表面活性剂的高分子层复合材料；其中，碳源使用有机碳前驱液，有机碳前驱液选自盐酸多巴胺、苯酚或间苯二酚与甲醛的预聚物、单宁酸及其衍生物中的一种或几种；碳源前驱体水解使用的催化剂为酸性或碱性催化剂；碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、浓氨水中的一种或几种；酸性催化剂选自醋酸、乙酸、稀盐酸中的一种或几种；使用的表面活性剂是大分子量的非离子型嵌段共聚物EO_nPO_mEO_n，n=20-132, m=47-70、PEO-b-PS，Mw=10000-40000、PS-b-P₄VB，Mw=10000-40000中的一种或几种；使用的溶剂为烷基醇、水和四氢呋喃的混合溶液，其中，烷基醇选自甲醇、乙醇、或异丙醇中的一种或几种；在磁性纳米颗粒表面包覆致密型二氧化硅的溶胶-凝胶化学合成体系中，磁性纳米颗粒质量百分比为0.50wt％ ~ 5wt%， 硅源质量百分比为0.1 wt% ~ 0.5wt%，催化剂质量百分比为0.2 wt ~ 1wt％，其他为醇/水混合溶剂；

（3）最后，根据材料亲疏水性不同，通过不同方法得到两种磁性有序介孔壳核体系：①通过在氮气中煅烧碳化，煅烧温度为350 ℃-800 ℃，煅烧时间为 2 h ~ 6h，得到表面强疏水性的磁性介孔碳基复合微球；②通过溶剂萃取法脱除大分子表面模板剂，获得强亲水性的表面功能化的磁性介孔聚合物基复合微球；

所制备的复合微球壳层为介孔高分子基或碳基有序介观结构，且所述有序介观结构包括垂直发散的管状孔道或球形孔道；复合微球粒径为100 nm ~ 1 μm，通过调节磁性纳米颗粒粒径、致密二氧化硅层厚度以及外层碳源浓度来调控；复合微球粒的介孔孔径尺寸为5nm ~ 30 nm，磁性为 5-60 emu/g，比表面积为 100 m²/g ~ 500 m²/g，孔容为 0.2 cm³/g ~0.9 cm³/g，通过调节不同模板剂链长、碳源浓度、扩孔剂浓度来调控。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述磁性纳米颗粒由水热法制得，尺寸均一，粒径为50 nm ~ 700 nm，在极性溶剂中高度分散，具有强顺磁性；该磁性纳米材料选自磁性物质Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃、NiFe₂O₄、CuFe₂O₄、铁、镍、钴中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述通过溶胶-凝胶法在磁性纳米颗粒表面包覆一层致密二氧化硅保护层；其中，所使用的硅源选自正硅酸乙脂、正硅酸甲酯、硅酸钠中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，合成致密二氧化硅层过程中，硅源前驱体水解所使用的催化剂为酸性或碱性催化剂；其中，碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、浓氨水中的一种或几种；酸性催化剂选自醋酸、乙酸、稀盐酸中的一种或几种。

5. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，合成致密二氧化硅层过程中，所使用的溶剂为烷基醇、水混合溶液；其中，烷基醇选自甲醇、乙醇、或异丙醇中的一种或几种；烷基醇和水的质量比为8:1 ~ 1:8。

6.根据权利要求1~5之一所述的制备方法，其特征在于，合成介孔高分子基或碳基材料过程中，使用的扩孔剂选自1,3,5-三甲苯、正己烷、正癸烷中的一种或几种。