[发明专利]一种核壳结构的纳米磁性吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种核壳结构纳米磁性吸附剂的制备方法。

背景技术

核壳结构磁性纳米粒子，尤其是高分子聚合物-氧化物粒子由于其独特的氧化还原以及高 比表面积、高稳定性，在电学、吸附和纳米等领域有着诸多的应用。其中，Fe₃O₄/PANI/MnO₂在污水处理中的应用一直是研究的焦点。

纳米MnO₂具有较大的比表面积从而对重金属离子具有相对较高的物理吸附。PANI因其 较高的电荷负载能力和氧化还原特性，为体系提供了化学吸附，可以提高吸附的效率；同时， Fe₃O₄的加入可以有效、简便的将材料从水体系中分离，可以防止造成二次污染。人们现今仅 仅是局限于MnO₂吸附性能的应用，没有做到将物理吸附和化学吸附齐头并进，这样在污水 处理过程中的使用受到了一定限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳结构的纳米磁性吸附剂的制备方法。

本发明所述的核壳结构的纳米磁性吸附剂的制备方法，是先采用水热法制备四氧化三铁 (Fe₃O₄)，通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP-30)对其表面进行改性，通过原位聚合的方法，在其 表面包覆一层厚度可控的聚苯胺(PANI)得到Fe₃O₄/PANI，以Fe₃O₄/PANI为基础，在冰浴 的条件下，在其表面长一层厚度可控的二氧化锰(MnO₂)，最终得到Fe₃O₄/PANI/MnO₂核壳 结构的磁性纳米吸附剂。

本发明包括以下步骤：

1)制备Fe₃O₄：

取1.625g六水合三氯化铁、0.65g柠檬酸三钠和3.0g无水乙酸钠加入反应器中，再加 入50ml乙二醇，加热到80℃的情况下磁力搅拌至溶液呈澄清透明的亮黄色，将溶液转移 至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入烘箱中200℃下反应10小时以上，待冷却至室温后， 乙醇、水分别洗涤三次，制备得到的颗粒粒径在150nm左右，最后50℃下烘干备用。

2)表面改性：

将上述制备的60mgFe₃O₄超声分散于圆底烧瓶中，加入300mg的PVP-30，加水稀释， 并继续超声反应1h，形成PVP-Fe₃O₄溶液；

3)制备核壳结构的Fe₃O₄/PANI材料：

在所得PVP-Fe₃O₄溶液中加入36mg苯胺单体和150μL浓盐酸，室温下机械搅拌12小 时以上，之后加入去离子水继续超声1小时，最后加入溶解有过硫酸铵(APS)的水溶液， 超声辅助下反应固定时间，磁分离，去除上清液，去离子水和乙醇各洗3遍，即得到了核壳 结构的Fe₃O₄/PANI。

4)制备核壳结构的Fe₃O₄/PANI/MnO₂吸附剂:

将制得的20mgFe₃O₄/PANI材料超声分散于45ml去离子水中，得到Fe₃O₄/PANI溶液在 冰浴的条件下，加入5ml0.1molL^-1的HCl和0.02molL^-1的KMnO₄溶液，机械搅拌4小时 以上，磁分离，经去离子水和乙醇清洗，即得到了核壳结构的Fe₃O₄/PANI/MnO₂吸附剂。