[发明专利]磁性介孔超高氮含量核壳结构复合微球的制备方法和应用

说明书

本发明公开了磁性介孔超高氮含量核壳结构复合微球的制备方法和应用，包括以磁性纳米颗粒为种子，通过溶胶‑凝胶法在磁性纳米颗粒表面沉积一层致密二氧化硅保护层，得到磁性复合微球；去离子水、有机溶剂、磁性复合微球分散于油水混合溶剂中，得到分散液A；三聚氰胺和甲醛分散于去离子水中，并在碱性催化剂的作用下形成溶液B；分散液A加入溶液B中，滴加酸性催化剂，100℃继续搅拌，后处理，得到磁性介孔超高氮含量核壳结构复合微球，其具有强的超顺磁响应性、较大的介孔孔道、规则有序的核壳结构、超高氮含量及官能团的高分子/碳基结构、可控的亲疏水性且易于物质传输扩散的特性，可作为载体应用在吸附分离、催化、药物释放等领域。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，具体涉及磁性介孔超高氮含量核壳结构复合微球的制备方法和应用。

背景技术

由于含氮的碳源前驱体组装能力差，以三聚氰胺甲醛树脂为例，其是一种含氮量超高的碳源材料，但其聚合反应在高温条件下进行，不利于液相组装反应的进行，由此得到的含氮磁性多孔材料存在磁响应差、孔径小、孔道分布无序、分散性不好等问题。

现有技术中，专利申请CN201910391025.1公开一种磁性有序介孔碳基或高分子基核壳结构复合微球，其以磁性纳米颗粒为种子，通过溶胶-凝胶法在磁性纳米颗粒表面包覆致密二氧化硅保护层；采用界面共组装技术，使用大分子量嵌段共聚物作为模板剂，在二氧化硅表面沉积有序介观结构的大分子表面活性剂/高分子层复合材料；最后，通过在氮气中煅烧碳化得到表面强疏水性的磁性介孔碳基复合微球，或通过溶剂萃取法脱除大分子表面模板剂，获得表面功能化的磁性介孔聚合物基复合微球。专利文献CN111250067A公开一种磁性介孔复合材料及其制备方法和应用，该磁性介孔复合材料颗粒包括至少1个无孔或微孔的磁性微粒及贯穿复合材料颗粒的介孔高分子骨架，高分子骨架为具备至少两种特性微结构域的介孔高分子层，其结合多微结构域萃取材料以及磁性材料的优点，利用分子排阻、范德华力、偶极作用、离子交换等多重作用，可以达到对目标分子更好的选择性分离。

但是，上述磁性有序介孔材料的高分子骨架中含氮量低、官能团少、反应活性低，难以满足需要高氮含量时的应用需求，得到具有强的超顺磁响应性、较大的介孔孔道、规则有序的核壳结构、超高氮含量及官能团的高分子/碳基结构、可控的亲疏水性且易于物质传输扩散的特性的微球十分必要。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的第一目的是提供一种磁性介孔超高氮含量核壳结构复合微球的制备方法。

本发明的第二目的是提供上述磁性介孔超高氮含量核壳结构复合微球的应用。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种磁性介孔超高氮含量核壳结构复合微球的制备方法，包括以下步骤：

(1)以磁性纳米颗粒为种子，通过溶胶-凝胶法在磁性纳米颗粒表面沉积包覆一层致密二氧化硅保护层，得到磁性复合微球；

(2)将去离子水和有机溶剂混合得到油水混合溶剂，先所述磁性复合微球分散于所述油水混合溶剂中，再将大分子嵌段共聚物分散于所述油水混合溶剂中，充分超声分散，得到分散液A；其中，所述大分子嵌段共聚物作为表面活性剂在所述油水混合溶剂中形成胶束，胶束均匀分散，部分胶束通过分子间作用力吸附在所述磁性复合微球表面；

(3)将三聚氰胺和甲醛分散于去离子水中，并在碱性催化剂的作用下形成高氮预聚物的溶液B；

(4)将分散液A加入溶液B中，其中胶束与高氮预聚物之间通过氢键作用形成复合胶束，并进一步沉积到磁性复合微球表面，得到混合液；

(5)在所述混合液中滴加酸性催化剂，加入完全后在100℃下继续搅拌6～10h，预聚体进一步聚合并在聚合体中装载表面活性剂，得到核壳结构复合微球坯体；其中所述核壳结构复合微球坯体的结构从内到外依次为：磁性纳米颗粒/致密二氧化硅/具有介观结构的表面活性剂和超高氮含量的高分子层；