[发明专利]一种磁性超疏水中空碳微球、制备方法及应用

权利要求书

1.一种磁性超疏水中空碳微球，其特征在于，包括中空结构的超疏水碳壳层和被包覆于超疏水碳壳层内的磁性纳米粒子；超疏水碳壳层为多孔结构，且其表面具有多级微纳米表面凸起；按质量百分比计算，磁性纳米粒子的含量为2～50wt％，超疏水碳壳层的含量为50wt％～98wt％；所述磁性超疏水中空微球的粒径为1～500μm，磁性纳米粒子的粒径为2～50nm，超疏水碳壳层厚度为50～200nm，多孔结构的孔径范围为1～30nm，多级微纳米表面凸起为1～200nm的实心纳米碳颗粒；

磁性超疏水中空碳微球的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备磁性纳米粒子；

步骤2：采用步骤1得到的磁性纳米粒子制备磁性中空微球；所述步骤2通过原位聚合法或界面聚合法制备磁性中空微球；芯材为含磁性纳米粒子的悬浮液；

称取质量浓度为37wt％的甲醛水溶液置于小样瓶中，其pH值用摩尔浓度为1mol/L的氢氧化钠水溶液和摩尔浓度为1mol/L的盐酸溶液调至8.0；然后加入尿素；

待尿素溶解后，将小样瓶放入水浴锅中，控制水温为70℃，反应1h得到壁材预聚物溶液；

将壁材预聚物溶液加入到乙烯-马来酸酐交替共聚物和间苯二酚的水溶液中，搅拌混合获得水相，用柠檬酸溶液调节体系的pH值至2.0，该过程中搅拌杆速度为200rpm；向上述体系中加入2～3滴正辛醇，增大搅拌杆的速度至200～2000rpm，然后滴入含磁性纳米粒子的芯材，于室温下保持此乳化搅拌速度5min；将乳化搅拌速度降低到200rpm，继续反应55min；接着将水浴加热到55℃，并保持此温度1h；所得产物经水洗涤数次并分离，于室温下干燥；

步骤3：步骤2中的磁性中空微球碳化即可得到所需磁性超疏水中空碳微球；

所述步骤3中的碳化过程如下：在气氛保护条件下，在100～200℃条件下碳化15～60min，然后在300～400℃条件下碳化15～60min，最后在600～1000℃条件下碳化1～4h。

2.根据权利要求1所述的一种磁性超疏水中空碳微球，其特征在于，所述磁性超疏水中空碳微球表面与水的静态接触角大于150°。

3.根据权利要求1所述的一种磁性超疏水中空碳微球，其特征在于，所述悬浮液溶剂为苯、甲苯、二甲苯、正己烷、异辛烷、二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿中的一种或两种及以上以任意比例构成的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种磁性超疏水中空碳微球，其特征在于，所述磁性纳米粒子为四氧化三铁、三氧化二铁、铁碳合金、单质铁、四氧化三钴、钡铁氧体、锶铁氧体中的一种或两种及以上以任意比例构成的混合物。

5.如权利要求1～4任一所述的一 种磁性超疏水中空碳微球的应用，其特征在于，所述磁性超疏水中空碳微球用于油水分离吸附剂、自清洁防污涂料、防结冰涂料、光热转化材料或海水淡化材料。