[发明专利]氨基修饰的微纳结构氧化硅/铁复合物空心球

说明书

技术领域

本发明涉及氨基修饰的微纳结构氧化硅/铁复合物空心球的一种新型制备方法，利用水热法、氢气还原以及水浴回流制备氨基修饰的微纳结构氧化硅/铁复合空心球，属于化学药品领域。

背景技术

近年来无机空心球的合成及研究备受瞩目。由于其具有独特的形貌和优异的物理化学性能，无机微纳结构空心球在很多领域都有潜在的应用前景，包括锂离子电池正极材料、催化剂载体、气体传感器、药物传输及控制释放以及环境水污染治理。硅酸盐材料由于其独特的结构以及环境友好和生物相容性等优点，同样具有广阔的应用价值。尽管多种纳米结构的硅酸盐材料已有报导，如纳米线、纳米管和介孔分子筛等，多孔硅酸盐微纳结构空心球的合成与研究还比较少。其中，硅酸铁空心球的合成一直是一个难点。与其他金属离子相比，三价铁离子由于其较低的溶度积常数（K_sp=4×10^-38），易于与水中的氢氧根离子生成氢氧化铁沉淀，因此不利于硅酸铁的有效合成。为了防止氢氧化物沉淀生成，选择一种可以稳定三价铁离子并能缓慢释放铁离子的配体尤为关键。

纳米材料的表面化学修饰可以提供纳米材料特定的表面功能性，有利于纳米材料在各领域的应用，如生物医药、生物传感器、环境检测等。虽然纳米材料的表面修饰方法报道的很多，然而在微纳结构氧化硅/铁复合空心球表面进行修饰的研究未见诸报道。由于微纳结构氧化硅/铁复合空心球特殊的结构，在其表面进行化学修饰可能发现与纳米尺寸材料不同的现象与性能，因此具有一定的研究意义。此外，铁纳米材料的磁性能可以赋予其易回收、靶向运输等优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为克服现有技术中的不足之处，提供一种氨基修饰的微纳结构氧化硅/铁复合物空心球。本发明提供了一种合成氨基修饰的微纳结构氧化硅/铁复合物空心球的合成方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为水热法、氢气还原以及水浴回流制备基修饰的微纳结构氧化硅/铁复合物空心球，该方法具有产量大易操作等优点，这种微纳结构氧化硅/铁复合物空心球具有对环境水体中重金属离子如铅离子、六价铬离子良好的吸附性能。

氨基修饰的微纳结构氧化硅/铁复合物空心球的制备技术方案：

氨基修饰的微纳结构氧化硅/铁复合物空心球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）多孔硅酸铁空心球按以下步骤完成：称取0.08-0.12g二氧化硅小球，加入18-22mL去离子水，超声8-12min；称取0.4-0.6mmol乙酰丙酮铁和7-9mmol尿素，加入4-6mL无水乙醇和24-26mL去离子水，超声8-12min；将上述两溶液倒入聚四氟乙烯高压釜内胆，磁力搅拌8-12min；然后将高压釜放入烘箱，反应温度为175-185℃，保温时间11-13h；待反应完毕，高压釜自然冷却后，取出反应产物，用去离子水和无水乙醇反复洗涤至中性，最后将产物放入烘箱在59-62℃下干燥11-13h，即可得到最终产物多孔硅酸铁空心球；

（2）磁性的氧化硅与铁复合物空心球按以下步骤完成：称取0.2-0.4g多孔硅酸铁空心球置于陶瓷舟内，然后将陶瓷舟放置于加热炉中，在氢气的气氛下加热到495-505℃，反应1.8-2.2h后，最后在氮气保护下冷却至室温得到的黑色粉末即为二氧化硅/铁复合空心球；

（3）微纳结构氧化硅/铁复合物空心球的表面氨基修饰按以下步骤完成：称取0.08-0.12g二氧化硅/铁复合空心球置于三口烧瓶内，加入48-52mL甲苯和0.9-1.1mL  3-氨基丙基三乙氧基硅烷,在氮气氛围保护下，88-92℃水浴机械搅拌11-13h；自然冷却后，用磁铁分离得到修饰后的产物并用无水乙醇洗涤3-5次，最后在真空干燥箱烘干即得氨基修饰的微纳结构氧化硅/铁复合物空心球。

所述的氨基修饰的微纳结构氧化硅/铁复合物空心球，其特征在于：

（1）多孔硅酸铁空心球按以下步骤完成：称取0.1g二氧化硅小球，加入20mL去离子水，超声10min；称取0.5mmol乙酰丙酮铁和8mmol尿素，加入5mL无水乙醇和25mL去离子水，超声10min；将上述两溶液倒入聚四氟乙烯高压釜内胆，磁力搅拌10min；然后将高压釜放入烘箱，反应温度为180℃，保温时间12h；待反应完毕，高压釜自然冷却后，取出反应产物，用去离子水和无水乙醇反复洗涤至中性，最后将产物放入烘箱在60℃下干燥12h，即可得到最终产物多孔硅酸铁空心球；