[发明专利]一种具有核-壳结构的Fe3O4/SiO2/PPy复合微球及其制备方法

说明书

一种具有核‑壳结构的Fe₃O₄/SiO₂/PPy复合微球是呈球形，粒径在190‑280 nm范围内，其中Fe₃O₄纳米微球的尺寸在150‑200 nm范围内，SiO₂壳层和PPy壳层的厚度分别在5‑20 nm和15‑20 nm范围内。本发明具有制备时间短，工艺简单、可操作性强、环境友好，原料无毒、无污染、绿色环保，对重金属离子的吸附速率高和吸附量大的优点。

技术领域

本发明涉及一种具有核-壳结构的Fe₃O₄/SiO₂/PPy复合微球及其制备方法，属于纳米复合材料技术领域。

背景技术

由于四氧化三铁(Fe₃O₄)表现出优异的磁性能，被广泛用于诸多领域，尤其是当四氧化三铁与其它物质复合时，便可得到具有更多的功能化和性能更优异的复合材料。如与聚苯胺形成的复合材料具有更好的屏蔽性能和吸波性能[中国发明专利，申请号：201010250770；201110286812]；与壳聚糖、葡聚糖等复合时，具有更好的生物性能；与碳纳米管的复合材料具有优异的磁性能和导电性能[中国发明专利，申请号：200810035150]，等。与二氧化硅(SiO₂)形成的复合材料则是目前应用较为广泛的一种，由于二氧化硅无毒且化学稳定性良好，在磁性Fe₃O₄外形成外壳可保护Fe₃O₄粒子不易氧化和团聚，在磁靶向药物和基因传递系统、催化、重金属离子吸附等方面均表现出良好的应用前景。聚吡咯(polypyrrole，简称PPy)有灵活的得失电子能力，富含氨基官能团，在重金属离子方面也表现出优异性能。专利CN107698757A公开了一种四氧化三铁/二氧化硅/聚吡咯纳米复合粒子及其制备方法，其首先采用共沉淀法制备出粒径在12-18nm范围内四氧化三铁纳米粒子，制备方法简单，产物粒径小，均匀性较好，第二步采用法制备出四氧化三铁/二氧化硅纳米复合粒子，SiO₂壳层的厚度在2-3nm，获得了明显的核-壳结构，但反应时间较长，最后采用水热法制备得到粒径在24-36nm范围内的四氧化三铁/二氧化硅/聚吡咯纳米复合粒子，PPy壳层的厚度4-6nm范围内，上述纳米复合粒子在磁靶向药物载体方面有良好的应用前景。但将上述纳米复合粒子用于吸附工业废水中的重金属离子时，由于复合粒子的尺寸较小，活性位点少，对重金属离子的吸附速率和吸附量均较低。如果要获得更高的吸附速率和吸附量，需要增大Fe₃O₄纳米粒子的尺寸，但上述共沉淀法无法从根本上制备出较大粒径的Fe₃O₄纳米粒子。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备时间短，对重金属离子的吸附速率高和吸附量大的具有核-壳结构的Fe₃O₄/SiO₂/PPy复合微球及其制备方法。