[发明专利]一种双层空腔结构及海胆状的二氧化钛磁性微球制备方法

摘要

本发明提供一种双层空腔结构及海胆状的二氧化钛磁性微球制备方法。1）制备单分散、粒径均一的四氧化三铁磁性微球。2）采用溶胶-凝胶法在四氧化三铁表面依次包覆二氧化硅及二氧化钛。3）调节氢氧化钠溶液浓度、水热反应时间等条件，可制备具有单双层空腔结构及海胆状的钛基磁性微球。4）将钛基磁性微球用一定浓度的盐酸溶液处理，然后高温煅烧，得到锐钛矿型的双层空腔结构及海胆状的二氧化钛磁性微球。该方法制备的材料具有高活性锐钛矿二氧化钛晶体结构，表面为海胆状，比表面积大；其双层空腔结构可容纳大量客体分子；微球具有超顺磁性，可实现催化剂的简单快速分离回收；制备成本低，工艺流程可控，易操作，无污染，能耗少。

主权项

一种双层空腔结构及海胆状的二氧化钛磁性微球制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：单分散四氧化三铁磁性微球的制备：在40℃‑80℃条件下，将三氯化铁加入乙二醇中，在搅拌条件下加入无水乙酸钠，强烈搅拌0.5‑5h，然后将混合溶液转移至密闭容器中，将温度控制在100℃‑300℃反应10‑36h，经过离心、醇洗、水洗，烘干，得到直径在300‑700nm的磁性四氧化三铁微球，备用；其中，各物料质量比为：三氯化铁：乙二醇：无水乙酸钠=1: 20‑60 : 2‑5；步骤2：将上述步骤制备得到的磁性四氧化三铁微球超声分散于50mL、0.1 molL‑1盐酸中，磁性分离，再分别加入乙醇、去离子水和体积浓度为25%‑28%的氨水，室温下机械搅拌，再缓慢滴加由正硅酸乙酯和乙醇配制的混合溶液，反应2‑10h，经过离心、醇洗、水洗，烘干，得到磁性四氧化三铁/二氧化硅复合微球；备用；其中，各物料质量比为：四氧化三铁微球：盐酸：氨水：正硅酸乙酯：乙醇=1：2‑8：3‑15：0.5‑12：300‑900；步骤3：取一定量上述步骤制备的磁性四氧化三铁/二氧化硅复合微球，超声分散于去离子水中，磁性分离，加入乙醇、体积浓度为25%‑28%的氨水，超声分散后，在20℃‑70℃条件下，强烈机械搅拌，再缓慢加入由钛酸四丁酯和乙醇配制的混合溶液，反应0.5‑4h，经过离心、醇洗、水洗，烘干，得到四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛复合微球，备用；其中，各物料质量比为：四氧化三铁/二氧化硅复合微球：氨水：钛酸四丁酯：乙醇=1：0.5‑10：5‑15：500‑1000；步骤4：取一定量上述步骤制备的四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛复合微球，加入一定量、一定浓度氢氧化钠溶液，放入密闭容器中，在一定温度下反应一定时间，冷却至室温，收集橘黄色沉淀醇洗、水洗，烘干，得到双层空腔结构及海胆状的钛基磁性微球，备用；其中，具体反应条件为：每毫升氢氧化钠溶液加入0.5‑3毫克四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛复合微球，氢氧化钠水溶液浓度为0.1‑4molL‑1，水热反应温度为：50℃‑200℃, 水热反应时间为：0.5 h ‑5 h；步骤5：将上述步骤4中得到的双层空腔结构及海胆状的二氧化钛磁性微球浸泡于10mL、0.1‑2molL‑1盐酸溶液中，收集固体，水洗，烘干；然后在300‑600℃高温煅烧2‑6h，得到双层空腔结构及海胆状的二氧化钛磁性微球。