[发明专利]CuO@NiO核壳结构的复合磁性材料的制备及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及复合磁性材料技术领域，具体涉及CuO@NiO核壳结构的复合磁性材料的制备及其应用。

背景技术

磁性纳米材料指具有磁响应性的纳米材料，在外加磁场的作用下这些纳米材料具有强的磁响应信号。常用的磁性纳米材料为三氧化二铁、四氧化三铁、铁钴合金等。磁性材料可通过不同的方法制备出不同尺度(1-1000nm)和不同形貌的纳米结构，如零维的纳米颗粒，一维的纳米线、纳米棒，二维的纳米薄膜，三维的纳米锥等，还可利用有机高分子包埋技术在磁性纳米颗粒的基础上制备微米级的磁性微球。

众所周知，铁氧化物的性质决定了其应用。而粒子的性质主要取决于它的尺寸、形貌以及结构，其中粒子的结构和形貌是最为关键的两个影响因素，因此,纳米材料的结构和形貌控制研究成为当前材料科学研究的前沿和热点之一。而合成具有各向异性的磁性纳米晶,不仅有助于理解纳米晶的生长过程，还有利于获得由于形貌各向异性产生的独特的磁性质。通常条件下，随着一维颗粒的长径比的改变，颗粒的矫顽力也会发生变化，因此控制合成具有不同长径比的磁性材料，有助于拓宽铁氧化物的应用范围。到目前为止，人们已经采用各种物理化学方法制备出了单分散的具有形貌各向异性的铁氧化物纳米材料，如球形、八面体、纳米线、纳米链、纳米带、纳米管、纳米锥阵列、纳米空心球和纳米花等纳米结构。

在众多氧化物磁性材料中，核壳材料因其组成、大小和结构排列的不同具有特殊的特性，近年来备受科学家的关注。核壳材料一般由中心的核以及包覆在外部的壳组成，核壳部分可以由多种材料组成，包括高分子、无机物和金属等。但是如何制备出微结构均匀的磁性材料，也是一重要的研究课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种核壳结构的金属氧化物复合磁性材料的制备方法，该方法制备出的金属氧化物的微观结构均一，尺寸均匀，有很广阔的应用前景。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

CuO@NiO核壳结构的复合磁性材料的制备，包括以下步骤：

（1）将铜盐和SDBS分别溶解于水中，搅拌10~15min，将SDBS水溶液加入铜盐溶液中，搅拌3~5min，将混合溶液转移至100mL的聚四氟乙烯反应釜中，在140~160℃反应8~10h后，以10℃/min的速率冷却至室温，离心得到黑色固体，将黑色固体分别用水和乙醇清洗2~3次，得到氧化铜前驱体；

（2）将PVP加入水和乙醇的混合溶液中，搅拌、超声至PVP完全溶解，得到PVP溶液，加入氧化铜前驱体，超声分散，制得悬浮液,在悬浮液中加入镍盐，搅拌均匀后，再加入引发剂，反应15~20min后，离心得到绿色固体，将绿色固体分别用水和乙醇清洗2~3次，得到前驱体Cu@Ni(OH)₂；

（3）将前驱体Cu@Ni(OH)₂在惰性气体中煅烧2~4 h，煅烧温度为350~500℃，即得到CuO@NiO核壳结构的复合磁性材料。

优选的，所述铜盐为[Cu(NH₃)₄]SO₄、[Cu(H₂O)₆]SO₄、[Cu(EDTA)]SO₄、[Cu(en)₂(H₂O)₂]SO₄、Cu[CuCl₄]、K₂[Cu(C₂O₄)₂]中的一种。

优选的，所述铜盐的浓度为0.05~0.2M，所述SDBS的浓度为0.1~0.4M。

优选的，所述PVP的平均分子量为30000~60000。

优选的，所述PVP溶液的浓度为0.8~1.5 g/mL。

优选的，所述氧化铜、镍盐的摩尔比为1:1.8~3.2。

优选的，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈中的一种。

本发明还提供一种CuO@NiO核壳结构的复合磁性材料在吸附剂上的应用。