专利名称：一种水滑石包裹四氧化三铁微球的制备方法
技术领域：
本发明属于无机纳米材料合成领域，特别涉及一种水滑石包裹四氧化三铁微球的制备方法。
背景技术：
磁性材料因其在生物工程以及新型的存储器件的构筑上的优势越来越引起人们研究的兴趣。双金属复合氢氧化物又称为水滑石(Layered Double Hydroxides，简写为 LDHs)是一种典型的阴离子型层状材料，其中二价和三价金属离子的氢氧化物相互间高度分散并以共价键构成主体层板，且富含正电荷，层间阴离子有序排布且可交换，层板金属元素比例可调。近年来，水滑石类材料由于独特的结构特点在吸附，催化以及构筑功能性薄膜等方面显示出了很大的优势。把三价铁离子引入到水滑石层板得到磁性水滑石已经有报道，这种方法得到的水滑石的饱和磁化强度较低，不能很好的满足实际的应用，而且这类磁性水滑石中必须含有铁离子，水滑石的种类较为单一，这也不利于发挥水滑石的最大优势。 用水滑石包裹磁性的纳米颗粒以此而构筑的核壳式结构不但能够发挥水滑石在诸多优势， 而且能够实现材料较强的磁性，这类材料在生物分离，靶向药物运输和核磁共振成像方面都有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的是通过设计合成路线制备水滑石包裹磁性纳米颗粒四氧化三铁的微球。本发明的技术方案是首先制备一水合氧化铝和二氧化硅共同包裹四氧化三铁的微球；由于合成水滑石需要在碱性环境，而二氧化硅在碱性环境下会分解，利用这个性质， 一水合氧化铝和二氧化硅包裹的四氧化三铁微球通过在碱性环境下原位生长即得到了单分散的水滑石包裹四氧化三铁微球。本发明的水滑石包裹四氧化三铁微球的制备步骤如下1).四氧化三铁微球的制备将2_3g的三氯化铁和7_8g乙酸钠加到90_100ml的乙二醇中，搅拌均勻后在 180-220°C下晶化6-12小时，用无水乙醇离心洗涤，50-80°C干燥6_12小时，得到分散均勻的四氧化三铁微球；2). 二氧化硅包裹四氧化三铁微球的制备将0. 05-0. Ig四氧化三铁粉体加到含有80-100ml无水乙醇，10_20ml去离子水和 5-10ml质量浓度为20-30%氨水的三口烧瓶中，然后再加入0. 3-0. 4ml正硅酸乙酯，室温搅拌4-6小时，采用无水乙醇离心洗涤至中性，50-80°C干燥6-12小时，得到分散均勻的二氧化硅包裹四氧化三铁微球；3). 一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球a、将10-12g异丙醇铝溶解到80-100ml去离子水中，85-90°C下搅拌20-30分钟，用0. 5-lmol/L的硝酸调节PH值至3_4，继续搅拌2_3小时，然后室温下放置4_7天至完全干燥得到一水合氧化铝粉体；取干燥后的一水合氧化铝粉体5-6g加到IOO-IlOml去离子水中，85-90°C下搅拌1-2小时，加入9-10ml ？ 0. 5-lmol/L的硝酸继续搅拌6-7小时后冷却到室温即得到一水合氧化铝溶胶；b、取步骤2、中得到的二氧化硅包裹四氧化三铁微球0. 05-0. Ig放到20_30ml步骤a中得到的一水合氧化铝溶胶中搅拌1-2小时，然后离心洗涤，重复加入20-30ml步骤a 中得到的一水合氧化铝溶胶中搅拌1-2小时后离心洗涤，重复6-10次后得到一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球，一水合氧化铝为最外层；4).水滑石包裹四氧化三铁微球的制备A、配制70_100ml浓度为0.05-0. lmol/L的二价金属硝酸盐溶液，然后加入 0. 1-0. 2g硝酸铵，用质量浓度为1-2%的氨水调节PH值至8-9 ；B、取0. 05-0. Ig步骤幻制备的一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球加到步骤A中的溶液中，80-100°C反应12-36小时，将反应后的产物用无水乙醇离心洗涤，60-70°C干燥6-12小时得到水滑石包裹四氧化三铁微球。所述的二价金属硝酸盐选自 Mg (NO3) 2、Co (NO3) 2、Ni (NO3) 2、Ca (NO3) 2、Cu (NO3) 2、 Fe (NO3) 2、Mn (NO3) 2 中的一种。本发明首次实现了水滑石包裹磁性材料的核壳式微球的制备，水滑石包裹的磁性四氧化三铁微球不但能够发挥水滑石自身的优势，同时该纳米微球具有较强的磁性。该材料在生物分离，靶向药物运输和核磁共振成像方面都有着重要的意义，拓宽了水滑石的应用领域。
图1是本发明实施例1得到水滑石包裹四氧化三铁微球的扫描电镜照片。图2是本发明实施例1得到水滑石包裹四氧化三铁微球的透射电镜照片。图3是本发明实施例1得到水滑石包裹四氧化三铁微球的XRD谱图；横坐标为 2 θ，单位度；纵坐标为强度。
具体实施例方式实施例11).四氧化三铁微球的制备将2. 7g的三氯化铁和7. 2g的乙酸钠加到IOOml的乙二醇中，搅拌均勻后在200°C 下晶化8小时，用无水乙醇离心洗涤六次，60°C干燥12小时，得到分散均勻的四氧化三铁微球；2). 二氧化硅包裹四氧化三铁微球的制备将0. Ig的四氧化三铁粉体加到含有80ml的无水乙醇，20ml的去离子水和IOml质量浓度为25%的氨水的三口烧瓶中，然后再加入0. 32ml的正硅酸乙酯，室温搅拌6小时，采用无水乙醇离心洗涤至中性，60°C干燥12小时，得到分散均勻的二氧化硅包裹四氧化三铁微球；3). 一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球
a、将11. 8g的异丙醇铝溶解到IOOml的去离子水中，85°C下搅拌20分钟，用lmol/ L的硝酸调节PH值至3，继续搅拌2小时，然后放在室温下5天至完全干燥；取干燥后的一水合氧化铝粉体5. 8g加到107ml的去离子水中，85°C下搅拌1小时，加入9. 5ml lmol/L的硝酸继续搅拌6小时后冷却到室温即得到一水氧化铝溶胶；b、取步骤2)中得到的二氧化硅包裹的四氧化三铁微球0. Ig放到30mla中得到的一水合氧化铝溶胶中搅拌1小时，然后离心洗涤，重复加入30ml步骤a中得到的一水合氧化铝溶胶中搅拌1小时后离心洗涤，重复8次后得到一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球，一水合氧化铝为最外层；4).水滑石包裹四氧化三铁微球的制备A、配制IOOml浓度为0. lmol/L的Ni (NO3) 2溶液，然后加入48克硝酸铵，用质量浓度为1 %的氨水调节PH值至6. 5 ；B、取0. 05g步骤幻制备的一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球加到步骤A中的溶液中，80°C反应36小时，将反应后的产物用无水乙醇离心洗涤，60°C干燥12 小时得到水滑石包裹的四氧化三铁微球。实施例21).四氧化三铁微球的制备将2. 5g的三氯化铁和7. Og的乙酸钠加到90ml的乙二醇中，搅拌均勻后在180°C 下晶化10小时，用无水乙醇离心洗涤六次，50°C干燥10小时，得到分散均勻的四氧化三铁微球；2). 二氧化硅包裹四氧化三铁微球的制备将0. 05g的四氧化三铁粉体加到含有IOOml的无水乙醇，15ml的去离子水和8ml 质量浓度为20%的氨水的三口烧瓶中，然后再加入0. 35ml的正硅酸乙酯，室温搅拌5小时， 采用无水乙醇离心洗涤至中性，50°C干燥10小时，得到分散均勻的二氧化硅包裹四氧化三铁微球；3). 一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球a、将Ilg的异丙醇铝溶解到80ml的去离子水中，90°C下搅拌30分钟，用0. 5mol/ L的硝酸调节PH值至4，继续搅拌3小时，然后放在室温下7天至完全干燥；取干燥后的一水合氧化铝粉体5g加到90ml的去离子水中，80°C下搅拌2小时，加入9ml lmol/L的硝酸继续搅拌7小时后冷却到室温即得到一水氧化铝溶胶；b、取步骤2、中得到的二氧化硅包裹的四氧化三铁微球0. 05g放到20ml a中得到的一水合氧化铝溶胶中搅拌2小时，然后离心洗涤，重复加入20ml步骤a中得到的一水合氧化铝溶胶中搅拌2小时后离心洗涤，重复6次后得到一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球，一水合氧化铝为最外层；4).水滑石包裹四氧化三铁微球的制备 A、配制80ml浓度为0. 05mol/L的Ni (NO3) 2溶液，然后加入0. 15克硝酸铵，用质量浓度为2 %的氨水调节PH值至8 ； B、取0. Ig步骤幻制备的一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球加到步骤A中的溶液中，850C反应M小时，将反应后的产物用无水乙醇离心洗涤，50°C干燥10 小时得到水滑石包裹的四氧化三铁微球。
权利要求
1.一种水滑石包裹四氧化三铁微球的制备方法，其特征在于，其具体操作步骤如下1).四氧化三铁微球的制备将2-3g的三氯化铁和7-8g乙酸钠加到90-100ml的乙二醇中，搅拌均勻后在 180-220°C下晶化6-12小时，用无水乙醇离心洗涤，50-80°C干燥6_12小时，得到分散均勻的四氧化三铁微球；2).二氧化硅包裹四氧化三铁微球的制备将0. 05-0. Ig四氧化三铁粉体加到含有80-100ml无水乙醇，10_20ml去离子水和 5-10ml质量浓度为20-30%氨水的三口烧瓶中，然后再加入0. 3-0. 4ml正硅酸乙酯，室温搅拌4-6小时，采用无水乙醇离心洗涤至中性，50-80°C干燥6-12小时，得到分散均勻的二氧化硅包裹四氧化三铁微球；3).一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球a、将10-12g异丙醇铝溶解到80-100ml去离子水中，85_90°C下搅拌20-30分钟，用 0. 5-lmol/L的硝酸调节PH值至3_4，继续搅拌2_3小时，然后室温下放置4_7天至完全干燥得到一水合氧化铝粉体；取干燥后的一水合氧化铝粉体5-6g加到IOO-IlOml去离子水中， 85-90°C下搅拌1-2小时，加入9-10ml 0. 5-lmol/L的硝酸继续搅拌6_7小时后冷却到室温即得到一水合氧化铝溶胶；b、取步骤2~)中得到的二氧化硅包裹四氧化三铁微球0.05-0. Ig放到20-30ml步骤a 中得到的一水合氧化铝溶胶中搅拌1-2小时，然后离心洗涤，重复加入20-30ml步骤a中得到的一水合氧化铝溶胶，搅拌1-2小时后离心洗涤，重复6-10次后得到一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球，一水合氧化铝为最外层；4).水滑石包裹四氧化三铁微球的制备A、配制70-100ml浓度为0.05-0. lmol/L的二价金属硝酸盐溶液，然后加入0. 1-0. 2g 硝酸铵，用质量浓度为1-2%的氨水调节PH值至8-9 ；B、取0.05-0. Ig步骤幻制备的一水合氧化铝包裹的二氧化硅包裹四氧化三铁微球加到步骤A中的溶液中，80-100°C反应12-36小时，将反应后的产物用无水乙醇离心洗涤， 60-70°C干燥6-12小时得到水滑石包裹四氧化三铁微球。
2.根据权利要求1所述的一种水滑石包裹四氧化三铁微球的制备方法，其特征在于， 所述的二价金属硝酸盐选自 Mg (NO3) 2、Co (NO3) 2、Ni (NO3) 2、Ca (NO3) 2、Cu (NO3) 2、Fe (NO3) 2、 Mn(NO3)2 中的一种。
全文摘要
本发明公开了属于无机纳米材料合成领域的一种水滑石包裹四氧化三铁核壳式微球的制备方法。其制备步骤为首先制备四氧化三铁微球；制备二氧化硅包裹的四氧化三铁微球；制备一水合氧化铝溶胶；用制备的二氧化硅包裹的四氧化三铁微球在一水合氧化铝溶胶中进行若干次浸渍后得到核壳结构的一水氧化铝和二氧化硅共同包裹的四氧化三铁微球；把得到的复合微球放在含有二价金属离子的溶液中，在一定温度下晶化后得到水滑石包裹四氧化三铁核壳式微球。本发明首次实现了水滑石包裹磁性材料的核壳式微球的制备，由于磁核的引入拓展了水滑石类材料的制备方法及应用领域。
文档编号B01J13/02GK102284264SQ20111016109
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者卫敏, 宁凡雨, 段雪, 邵明飞 申请人:北京化工大学