用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性，真空干燥得到L-半胱氨酸修饰的Fe304磁性纳米材料。
[0018]图1示出了该实施例合成的L-半胱氨酸修饰的Fe304磁性纳米材料的TEM图，从图中可以看出L-半胱氨酸修饰的Fe304磁性纳米材料的粒径约为10nm，粒径大小均一，分散性良好。图2为该实施例1得到的L-半胱氨酸修饰的Fe304磁性纳米材料的X射线衍射图。从图中可以看出，L-半胱氨酸修饰的Fe304磁性纳米粒子在30.1° ,35.4° ,43.1° ,53.4°，57.0和62.6°出现Fe304磁性纳米粒子的特征衍射峰，分别对应(220)、(311)、(400)、(422)、(511)和(440)晶面，且衍射峰强度高，几乎没有其他杂峰，说明所制备的L-半胱氨酸修饰的Fe304纳米粒子为立方相，半胱氨酸修饰未影响Fe304磁性纳米粒子的晶相，且结晶性较好、粒径较小、纯度较高。图3示出了该实施例合成的L-半胱氨酸修饰的Fe304磁性纳米材料的红外光谱(图3
(13))，从图中可以看出1^半胱氨酸修饰的？6304磁性纳米粒子的红外谱图在575011—1对应?6-0的特征峰，在2922和2847cm—1对应于L-半胱氨酸的-CH2和C-Η对称和不对称的伸缩振动峰，在3441cm—1对应半胱氨酸的-NH2的特征峰，在2568cm—1对应于-SH，是L-半胱氨酸的特征峰。说明L-半胱氨酸成功的修饰在Fe304磁性纳米粒子表面。图4示出了该实施例得到L-半胱氨酸修饰的Fe304磁性纳米材料的磁滞回线图。从图中可以看出，修饰前后的Fe304磁性纳米粒子均具有超顺磁性，且修饰L-半胱氨酸后Fe304磁性纳米粒子的饱和磁化强度为53.0 emu/g，略小于Fe304的60.5 emu/g，主要是由于L-半胱氨酸包覆在磁性Fe304的表面，削弱了Fe3〇4粒子相互之间的偶极作用。
[0019]实施例2:
一种半胱氨酸修饰的磁性纳米材料的超重力制备方法，它包括如下步骤:
(1)将胞(勵3)2』62(504)3，按照摩尔比为1:1.5配制成阳离子浓度为0.05 mol/L的金属盐溶液;另外，按照Fe3+和0H—的摩尔比为1:8配制成氨水溶液;将上述金属盐混合溶液与碱液预热到25°C，通过流量计调节两种原料液的体积流量均为20L/h，经过栗分别将两种原料液同时由液体分布器进入旋转填料床中，在超重力场中进行反应得到MnFe204磁性纳米粒子，控制超重力反应器的转速为100印111。(2)将上述(1)制备的MnFe204磁性纳米粒子的悬浮液收集于搅拌釜中，调节溶液的pH值为4.0?5.0，向其中滴加入D-半胱氨酸的水溶液，其中D-半胱氨酸与Fe3+的摩尔比为3:1，然后在室温下搅拌30min;(3)反应结束后，磁分离反应产物，用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性，真空干燥得到D-半胱氨酸修饰的MnFe204磁性纳米材料。
[0020]实施例3:
一种半胱氨酸修饰的磁性纳米材料的超重力制备方法，它包括如下步骤:
(1)将Ni(P04)2、Fe(N03)3按照摩尔比为1:2配制成阳离子浓度为0.75 mol/L的金属盐溶液；另外，按照Fe3+和0H—的摩尔比为1:4配制成氢氧化钠水溶液;将上述金属盐混合溶液与碱液预热到40°C，通过流量计调节两种原料液的体积流量均为80L/h，经过栗分别将两种原料液同时由液体分布器进入螺旋通道型旋转床中，在超重力场中进行反应得到NiFe204磁性纳米粒子，控制超重力反应器的转速为2500rpm。(2)将上述(1)制备的NiFe2(k磁性纳米粒子的悬浮液收集于搅拌爸中，调节溶液的pH值为4.0~5.0，向其中滴加入L-半胱氨酸的水溶液，其中L-半胱氨酸与Fe3+的摩尔比为2:1，然后在室温下搅拌30min;(3)反应结束后，磁分离反应产物，用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性，真空干燥得到L-半胱氨酸修饰的NiFe204磁性纳米材料。
[0021]实施例4:
一种半胱氨酸修饰的磁性纳米材料的超重力制备方法，它包括如下步骤:
(1)将(^04-‘7出(^62(304)3按照摩尔比为1:1.5配制成阳离子浓度为0.05 mol/L的金属盐溶液;另外，按照Fe3+和0H—的摩尔比为1:8配制成氨水溶液;将上述金属盐混合溶液与碱液预热到50°C，通过流量计调节两种原料液的体积流量均为100 L/h，经过栗分别将两种原料液同时由液体分布器进入旋转填料床中，在超重力场中进行反应得到CoFe204磁性纳米粒子，控制超重力反应器的转速为500 rpm0(2)将上述(1)制备的CoFe204磁性纳米粒子的悬浮液收集于搅拌爸中，调节溶液的pH值为4.0~5.0，向其中滴加入D-半胱氨酸的水溶液，其中D-半胱氨酸与Fe3+的摩尔比为3:2，然后在室温下搅拌30 min；(3)反应结束后，磁分离反应产物，用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性，真空干燥得到D-半胱氨酸修饰的CoFe204磁性纳米材料。
[0022]实施例5:
一种半胱氨酸修饰的磁性纳米材料的超重力制备方法，它包括如下步骤:
(1)将ZnCl2、FeCl3‘6H20按照摩尔比为1:2配制成阳离子浓度为1.0 mol/L的金属盐溶液;另外，按照Fe3+和0H—的摩尔比为1:4配制成氢氧化钠水溶液;将上述金属盐混合溶液与碱液预热到60°C，通过流量计调节两种原料液的体积流量均为40 L/h，经过栗分别将两种原料液同时由液体分布器进入撞击流-旋转填料床中，在超重力场中进行反应得到ZnFe204磁性纳米粒子，控制超重力反应器的转速为1500 rpm0(2)将上述(1)制备的ZnFe204磁性纳米粒子的悬浮液收集于搅拌爸中，调节溶液的pH值为4.0~5.0，向其中滴加入D-半胱氨酸的水溶液，其中D-半胱氨酸与Fe3+的摩尔比为2:1，然后在室温下搅拌30 min； (3)反应结束后，磁分离反应产物，用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性，真空干燥得到D-半胱氨酸修饰的ZnFe 2Ο4磁性纳米材料。
[0023]实施例6:
一种半胱氨酸修饰的磁性纳米材料的超重力制备方法，它包括如下步骤:
(1)将MgCl2、FeCl3‘6H20按照摩尔比为1:1.5配制成阳离子浓度为1.0 mol/L的金属盐溶液；另外，按照Fe3+和0H—的摩尔比为1:8配制成氨水溶液;将上述金属盐混合溶液与碱液预热到70°C，通过流量计调节两种原料液的体积流量均为20L/h，经过栗分别将两种原料液同时由液体分布器进入撞击流-旋转填料床中，在超重力场中进行反应得到MgFe204磁性纳米粒子，控制超重力反应器的转速为2000印111。(2)将上述(1)制备的MgFe204磁性纳米粒子的悬浮液收集于搅拌爸中，调节溶液的pH值为4.0~5.0，向其中滴加入L-半胱氨酸的水溶液，其中L-半胱氨酸与Fe3+的摩尔比为3:1，然后在室温下搅拌30min;(3)反应结束后，磁分离反应产物，用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性，真空干燥得到L-半胱氨酸修饰的MgFe204磁性纳米材料ο
【主权项】
1.一种半胱氨酸修饰的磁性纳米材料的超重力制备方法，将金属盐的溶液和碱液同时送入超重力反应器中发生共沉淀反应，反应结束后将反应产物磁性纳米粒子收集到搅拌釜中，滴加半胱氨酸水溶液，搅拌反应，然后磁分离反应产物，去离子水和无水乙醇反复清洗至中性，真空干燥得到半胱氨酸修饰的磁性纳米材料，其特征在于:具体步骤如下: (1)共沉淀法制备磁性纳米粒子:1).金属盐混合溶液的配制方法:将金属Μ的盐溶液和Fe3+盐溶液按1:2?1:1.5的摩尔比配制成阳离子浓度为0.05?1.0 mol/L的金属盐混合溶液；所述金属Μ为:M2+=Mn2+、Fe2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Mg2+; 2).碱液的配制方法:Fe3+和0H—按摩尔比为1:4?1:8配制碱液，其中提供OH—的溶液为氢氧化钠或氨水溶液;3).超重力反应器中制备磁性纳米粒子:将金属盐混合溶液加入到A储液罐中，将碱液加入到B储液罐中4储液罐和B储液罐通入氮气分别除去溶液中的氧气;开启加热装置将金属盐混合溶液和碱液预热到25?80°C，启动离心栗将两种原料液同时由液体分布器输送至超重力反应器中进行反应得到磁性纳米粒子，控制体积流量为20?100 L/h，超重力反应器的转速在100?2500 rpm，反应过程中一直通入氮气； (2)半胱氨酸修饰的磁性纳米材料的制备:将超重力反应器制备的磁性纳米粒子收集于搅拌釜中，调节溶液的pH值至4.0-5.0,向溶液中滴加半胱氨酸的水溶液，半胱氨酸与Fe3+的摩尔比为3:2?3:1，在室温下搅拌30min; (3)反应结束后，磁分离反应产物，用去离子水和无水乙醇反复清洗至中性，真空干燥得到半胱氨酸修饰的磁性纳米材料。2.根据权利要求1所述的一种半胱氨酸修饰的磁性纳米材料的超重力制备方法，其特征在于:所获得的磁性纳米材料包括:Fe304、MnFe204、NiFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe204。3.根据权利要求1所述的一种半胱氨酸修饰的磁性纳米材料的超重力制备方法，其特征在于:所述超重力反应器为撞击流-旋转填料床、旋转填料床或螺旋通道型旋转床。4.根据权利要求1所述的一种半胱氨酸修饰的磁性纳米材料的超重力制备方法，其特征在于:所述半胱氨酸为L-半胱氨酸和D-半胱氨酸。
【专利摘要】本发明属无机化工功能化磁性纳米材料技术领域，提供了一种半胱氨酸修饰的磁性纳米材料的超重力制备方法，将金属盐的溶液和碱液同时送入超重力反应器中发生共沉淀反应，反应结束后将反应产物磁性纳米粒子收集到搅拌釜中，滴加半胱氨酸水溶液，搅拌反应，然后磁分离反应产物，去离子水和无水乙醇反复清洗至中性，真空干燥得到半胱氨酸修饰的磁性纳米材料。工艺简单、反应时间短、成本低、可规模化生产的特点，制备的半胱氨酸修饰的磁性纳米材料粒径小、分散均匀，易于工业化放大生产，与常规方法相比可提高4-20倍，拓展了磁分离技术在水处理中的应用领域。所合成的材料可望广泛应用于污水处理、重金属检测、磁催化、磁记录、生物医学等领域。
【IPC分类】H01F1/11, C01G51/00, C01G53/00, C01G49/08, H01F1/36
【公开号】CN105469920
【申请号】CN201510840700
【发明人】刘有智, 范红蕾, 焦纬洲, 祁贵生, 袁志国, 申红艳, 高璟, 栗秀萍, 张巧玲, 罗莹
【申请人】中北大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月27日