专利名称：超疏水磁性粉末的制备方法
技术领域：
本发明涉及疏水材料的制备方法。
背景技术：
超疏水材料在工业农业和国防等方面具有广阔的应用前景，最近，其超疏水和超亲油的性能更是在环境保护中受到关注。超疏水材料主要制备原理包括对粗糙表面用低表面能物质进行修饰，或者在低表面能物质上构建粗糙表面。在超疏水材料的制备方法上主要有模板法、刻蚀法、气相沉积法和光化学法等等，但这些方法都存在着操作复杂，条件要求苛刻，仪器设备复杂等缺点。目前，超疏水材料主要应用在材料表面自清洁、防污染等领域。而在环境保护和油水分离方面的应用还没有考虑超疏水材料在实际应用方面的可操作性和快捷性。ANGEffANGTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 杂志 0004，43，2012-2014)曾报道过的一篇采用喷涂法制备的超疏水和超亲油的一种表面膜。此种方法使用的材料设备复杂，制备过程和方法复杂难操控，同时制备的超疏水表面膜在实际应用中缺乏可操作性。Nature nanotechnology 杂志(2008，3，332-336)曾报道了一篇使用 Mn02 纳米线制成的薄膜具有超疏水和超亲水可控效果的性能，而且此薄膜可以吸附较材料本身20倍重的有机物。这种具有可控性的纳米薄膜可以选择性吸附不同的有机物，但在实际使用中不适合大规模大面积的处理，实际可操作性较差，而且回收吸附有机物的薄膜也是一个难点ο综上所述，现有方法制备的超疏水材料存在工艺复杂、难以分离的问题。
发明内容
本发明的目的为了解决现有方法制备的超疏水材料工艺复杂、难以分离的问题； 而提供超疏水磁性粉末的制备方法。本发明中超疏水磁性粉末的制备方法是按下述步骤进行的一、将磁性粉体置于含有能与磁性粉体发生置换反应的金属离子盐的溶液中，溶液中金属离子的浓度为 0.01 l.Omol/L，室温下搅拌反应1 60min，然后用去离子水洗涤至pH值为中性，烘干； 二、将经步骤一处理的磁性粉体置于浓度为0. 01 1. Omol/L月桂酸溶液中浸泡0. 5h 2h，月桂酸溶液中的溶剂为乙醇、甲醇、丙酮或甲苯，过滤后烘干得到超疏水磁性粉体材料。 该方法具有超疏水和超亲油的特征。利用此方法制成的超疏水磁性材料可以在磁场作用下快速分离水和疏水性有机物。本发明采用的原材料价格低廉，制作方法简便，用磁铁等可将吸附有机物的超疏水磁性材料快速分离出来，使用便捷，适合大规模生产。本发明超疏水磁性粉末的制备方法还可按下述步骤进行的步骤一、将醋酸铁、醋酸钴或醋酸镍置于石英管中，在空气或氩气氛中烧结，烧结温度为300 800°C，烧结时间为1 M小时，然后冷却，得到黑色粉末；步骤二、将步骤一得到的黑色粉末置于浓度为 0. 01mol/L 1. Omol/L有机硅氧烷溶液中浸泡0. 5h 池，有机硅氧烷溶液中的溶剂为乙醇、甲醇、丙酮或甲苯，然后过滤，烘干后得到超疏水磁性粉末。该方法具有超疏水和超亲油的特征。利用此方法制成的超疏水磁性材料可以在磁场作用下快速分离水和疏水性有机物。本发明采用的原材料价格低廉，制作方法简便，用磁铁等可将吸附有机物的超疏水磁性材料快速分离出来，使用便捷，适合大规模生产。
图1是水滴(6ml)在超疏水微米铁粉材料表面的接触角示意图；图2是水滴(6ml) 在超疏水纳米铁粉材料表面的接触角示意图；图3是水滴(6ml)在超疏水纳米!^e2O3-C材料表面的接触角示意图；图4是水滴(6ml)在超疏水纳米MO-C材料表面的接触角示意图； 图5是水滴(6ml)在超疏水纳米CoO-C材料表面的接触角示意图；图6是油滴(細1)在超疏水纳米!^e2O3-C材料表面的接触渗透流程示意图；图7是将油红染料染色后的润滑油在水中的状态图；图8是加入超疏水磁性CoO-C粉末后的图；图9是去除超疏水磁性CoO-C粉末图；图10是去除超疏水磁性CoO-C粉末后的状态图。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式中超疏水磁性粉末的制备方法是按下述步骤进行的一、将磁性粉体置于含有能与磁性粉体发生置换反应的金属离子盐的溶液中，溶液中金属离子的浓度为0. 01 1. Omol/L，室温下搅拌反应1 60min，然后用去离子水洗涤至pH 值为中性，烘干；二、将经步骤一处理的磁性粉体置于浓度为0. 01 1. Omol/L月桂酸溶液中浸泡0.证 池，月桂酸溶液中的溶剂为乙醇、甲醇、丙酮或甲苯，过滤后烘干得到超疏水磁性粉体材料。按本实施方式方法制备的超疏水磁性粉体材料均勻撒在水和疏水性有机物表面， 进行适当搅拌可见磁性粉体不会沉落液底而漂浮在液面，并对有机物进行选择性吸附，然后使用磁铁等可将吸附有机物的超疏水磁性材料快速分离出来，实现了操作简便的油/水分离方法。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中烘干的温度为80 90°C，烘干所用的时间为1 池。其它步骤和参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤二中烘干的温度为80 90°C，烘干所用的时间为3 他。其它步骤和参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤一所述的磁性粉体为微米级铁粉或纳米级铁粉，含有能与磁性粉体发生置换反应的金属离子盐的溶液为CuSO4溶液。其它步骤和参数与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤一所述的磁性粉体为微米级钴粉或纳米级钴粉，含有能与磁性粉体发生置换反应的金属离子盐的溶液为AgNO3溶液。其它步骤和参数与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤一所述的磁性粉体为微米级镍粉或纳米级镍粉，含有能与磁性粉体发生置换反应的金属离子盐的溶液为AgNO3溶液。其它步骤和参数与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
七本实施方式中超疏水磁性粉末的制备方法是按下述步骤进行的步骤一、将醋酸铁、醋酸钴或醋酸镍置于石英管中，在空气或氩气氛中烧结，烧结温度为 300 800°C，烧结时间为1 M小时，然后冷却，得到黑色粉末；步骤二、将步骤一得到的黑色粉末置于浓度为0. 01mol/L 1. Omol/L有机硅氧烷溶液中浸泡0. 5h 2h，有机硅氧烷溶液中的溶剂为乙醇、甲醇、丙酮或甲苯，然后过滤，烘干后得到超疏水磁性粉末。按本实施方式方法制备的超疏水磁性粉体材料均勻撒在水和疏水性有机物表面， 进行适当搅拌可见磁性粉体不会沉落液底而漂浮在液面，并对有机物进行选择性吸附，然后使用磁铁等可将吸附有机物的超疏水磁性材料快速分离出来，实现了操作简便的油/水分离方法。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤二中烘干的温度为80 90°C，烘干所用的时间为3 证。其它步骤和参数与具体实施方式
七相同。
具体实施方式
九本实施方式中超疏水磁性粉末的制备方法是按下述步骤进行的一、将5. Og 3. 4 μ m的铁粉置于200mL浓度为0. 02mol/L CuSO4溶液中，室温下搅拌反应30min，然后用去离子水洗涤至pH值为中性，在80°C条件下烘干；二、将经步骤一处理的磁性粉体置于浓度为0. 005mol/L月桂酸乙醇溶液中浸泡2h，过滤后烘干得到超疏水磁性粉体材料。本实施方式制得的超疏水磁性粉体材料接触角CA = 159° (图1)。使用小盆盛些许水，在水面上滴几滴食用油，待有机物晕开之后，取少许制备好的超疏水铁粉撒于液面上，铁粉不下沉，浮于水面上，并与有机物有较好的亲和效果，使用磁铁将吸附有机物的超疏水铁粉分离，很快使液面变得干净，达到了水和有机物分离的效果。
具体实施方式
十本实施方式中超疏水磁性粉末的制备方法是按下述步骤进行的一、将3. Og IOOnm的铁粉置于200mL浓度为0. 03mol/L CuSO4溶液中，室温下搅拌反应 40min，然后用去离子水洗涤至pH值为中性，在80°C条件下烘干；二、将经步骤一处理的磁性粉体置于浓度为0. 005mol/L月桂酸乙醇溶液中浸泡50min，过滤后烘干得到超疏水磁性粉体材料。本实施方式制得的超疏水磁性粉体材料接触角CA = 158° (图2)。使用小盆盛些许水，在水面上滴几滴石油醚，待有机物晕开之后，取少许制备好的超疏水纳米铁粉撒于液面上，铁粉不下沉，浮于水面上，与水面上的有机物形成较好的亲和效果，使用磁铁将吸附有机物的超疏水纳米铁粉分离，使液面很快变得干净，达到了水和有机物分离的效果。
具体实施方式
十一本实施方式中超疏水磁性粉末的制备方法是按下述步骤进行的一、将3. Og 200nm的钴粉置于200mL浓度为0. 01mol/L AgNO3溶液中，室温下搅拌反应 20min，然后用去离子洗涤至pH值为中性，在80°C条件下烘干；二、将经步骤一处理的磁性粉体置于浓度为0. 005mol/L月桂酸乙醇溶液中浸泡50min，过滤后烘干得到超疏水磁性粉体材料。使用小盆盛些许水，在水面上滴几滴石油醚，待有机物晕开之后，取少许制备好的超疏水磁性钴粉撒于液面上，粉体不下沉，浮于水面上，与水面上的有机物形成较好的亲和效果，使用磁铁将吸附有机物的超疏水纳米钴粉分离，使液面很快变得干净，达到了水和有机物分离的效果。
具体实施方式
十二 本实施方式中超疏水磁性粉末的制备方法是按下述步骤进行的一、将3. Og IOOnm的镍粉置于200mL浓度为0. 02mol/L AgNO3溶液中，室温下搅拌反应 30min，然后用去离子洗涤至pH值为中性，在80°C条件下烘干；二、将经步骤一处理的磁性粉体置于浓度为0. 01mol/L月桂酸乙醇溶液中浸泡60min，过滤后烘干得到超疏水磁性粉体材料。使用小盆盛些许水，在水面上滴几滴石油醚，待有机物晕开之后，取少许制备好的超疏水磁性镍粉撒于液面上，粉体不下沉，浮于水面上，与水面上的有机物形成较好的亲和效果，使用磁铁将吸附有机物的超疏水纳米镍粉分离，使液面很快变得干净，达到了水和有机物分离的效果。
具体实施方式
十三本实施方式中超疏水磁性粉末的制备方法是按下述步骤进行的步骤一、将5. Og醋酸铁置于石英管中，在氩气氛中烧结，烧结温度为600°C，烧结时间为 1小时，然后冷却，得到黑色粉末；步骤二、将步骤一得到的黑色粉末置于浓度为0. 01mol/L 有机硅氧烷乙醇溶液中浸泡lh，有机硅氧烷溶液中的溶剂为丙酮，然后过滤，烘干后得到超疏水磁性I^e2O3-C粉末(粒径在30 200nm)。本实施方式制得的超疏水磁性粉体材料接触角CA = 162° (图3)。4 μ 1油滴滴在超疏水材料表面的渗透过程见图6。油滴在材料表面整个渗透过程只需要4s，说明超疏水材料具有良好的亲油性，适合用来进行水油分离。使用小盆盛些许水，在水面上滴几滴石油醚，待有机物晕开之后，取少许制备好的超疏水磁性!^e2O3-C粉末撒于液面上，粉体不下沉，浮于水面上，与水面上的有机物膜形成较好的亲和效果，使用磁铁将吸附有机物的超疏水纳米I^e2O3-C粉末分离，使液面很快变得干净，达到了水和有机物分离的效果。
具体实施方式
十四本实施方式中超疏水磁性粉末的制备方法是按下述步骤进行的步骤一、将5. Og醋酸镍置于石英管中，在氩气氛中烧结，烧结温度为400°C，烧结时间为 1小时，然后冷却，得到黑色粉末；步骤二、将步骤一得到的黑色粉末置于浓度为0. 01mol/L 有机硅氧烷乙醇溶液中浸泡lh，有机硅氧烷溶液中的溶剂为甲苯，然后过滤，烘干后得到超疏水磁性NiO-C粉末(粒径在50-250nm)。本实施方式制得的超疏水磁性粉体材料接触角CA = 152° (图4)使用小盆盛些许水，在水面上滴几滴石油醚，待有机物晕开之后，取少许制备好的超疏水磁性NiO-C粉末撒于液面上，粉体不下沉，浮于水面上，与水面上的有机物膜形成较好的亲和效果，使用磁铁将吸附有机物的超疏水纳米MO-C粉末分离，使液面很快变得干净，达到了水和有机物分离的效果。
具体实施方式
十五本实施方式中超疏水磁性粉末的制备方法是按下述步骤进行的步骤一、将5. Og醋酸钴置于石英管中，在氩气氛中烧结，烧结温度为400°C，烧结时间为 1小时，然后冷却，得到黑色粉末；步骤二、将步骤一得到的黑色粉末置于浓度为0. 01mol/L 有机硅氧烷乙醇溶液中浸泡lh，有机硅氧烷溶液中的溶剂为乙醇，然后过滤，烘干后得到超疏水磁性CoO-C粉末(粒径在30-250nm)。
本实施方式制得的超疏水磁性粉体材料接触角CA = 162° (图5)使用小盆盛些许水，在水面上滴入经油红染料染色后的润滑油，待有机物晕开之后(见图7)，取少许制备好的超疏水磁性CoO-C粉末撒于液面上，粉体不下沉，浮于水面上， 与水面上的有机物膜形成较好的亲和效果(见图8)，使用磁铁将吸附有机物的超疏水纳米 CoO-C粉末分离(见图9)，使液面很快变得干净(见图10)，达到了水和有机物分离的效果。
权利要求
1.超疏水磁性粉末的制备方法，其特征在于超疏水磁性粉末的制备方法是按下述步骤进行的步骤一、将醋酸铁、醋酸钴及醋酸镍中的一种置于石英管中，在空气或氩气氛中烧结，烧结温度为300 800°C，烧结时间为1 M小时，然后冷却，得到黑色粉末；步骤二、将步骤一得到的黑色粉末置于浓度为0. 01mol/L 1. Omol/L有机硅氧烷溶液中浸泡0. 5h 池，有机硅氧烷溶液中的溶剂为乙醇、甲醇、丙酮或甲苯，然后过滤，烘干后得到超疏水磁性粉末。
2.根据权利要求1所述的超疏水磁性粉末的制备方法，其特征在于步骤二中烘干的温度为80 90°C，时间3 8h。
全文摘要
超疏水磁性粉末的制备方法，它涉及疏水材料的制备方法。本发明解决了现有方法制备的超疏水材料工艺复杂、难以分离的问题。本发明的一种方法是1.将磁性粉体置于含有能与磁性粉体发生置换反应的金属离子的溶液中，室温下搅拌反应，洗涤，烘干；2.再置于月桂酸溶液中浸泡，过滤后烘干得到超疏水磁性粉体材料。另一种方法将醋酸铁、醋酸钴或醋酸镍烧结；步骤二、将置于有机硅氧烷溶液中浸泡，过滤，烘干后得到超疏水磁性粉末。本发明所述的方法采用的原材料价格低廉，制作方法简便，产品容易分离，使用便捷，适合大规模生产。
文档编号B22F1/00GK102248158SQ20111018941
公开日2011年11月23日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者潘钦敏, 祝青 申请人:哈尔滨工业大学