[发明专利]磁性γ-Fe2O3-HAP复合物的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备领域，尤其是涉及一种具有高温稳定性能的磁性γ-Fe₂O₃-HAP复合物的制备方法及应用。

背景技术

近年来磁性氧化铁纳米材料作为催化剂载体而被广泛应用，尤其是在液相反应中，磁性氧化铁纳米材料易磁性分离的特点更为研究者所青睐。然而磁性氧化铁纳米粒子反应过程中易聚集，引起催化活性降低。因此，人们采用各种方法对氧化铁纳米粒子进行表面修饰，如：在表面包覆上终端为磷酸，硫醇或羧酸等与氧化铁表面具有强相互作用基团的配体；在表面覆上一层二氧化硅、二氧化钛、碳或贵金属金等无机材料；表面活性剂或聚合物保护；离子液体保护等方法。

然而这些方法虽然有效的阻止了磁性氧化铁纳米材料的聚集，但是同时也将活性组分与磁性氧化铁载体分离。而事实上磁性氧化铁作为载体往往能够非常显著提高催化剂活性组分的活性。尤其是对于某些载体敏感型活性组分，如金，担载在磁性γ-Fe₂O₃或Fe₃O₄上时活性较担载在α-Fe₂O₃上时有明显的提高。而且有些反应需要在高温的条件下才能进行，或者反应过程中也可能放出大量的热，都会使γ-Fe₂O₃或Fe₃O₄转变为α-Fe₂O₃，从而使催化剂失去磁性分离的特性或是引起催化剂的活性降低。因此开发一种方法使磁性纳米材料在具有一定抗聚集特性的基础上，磁性氧化铁非封闭式包覆，并且能够在高温下维持很强的磁性依然是一种挑战。

发明内容

本发明目的在于发明一种具有高温稳定性能的磁性γ-Fe₂O₃-HAP复合物的制备及应用，使γ-Fe₂O₃晶相得到稳定，高温焙烧后仍具有很强的磁性；可应用于制备高效的γ-Fe₂O₃载体依赖型催化剂，如金催化剂；并为高温反应的磁性分离提供了可能。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种具有高温稳定性能的磁性γ-Fe₂O₃-HAP复合物，是γ-Fe₂O₃和HAP的复合物，HAP中的PO₄^3-能够与γ-Fe₂O₃纳米粒子表面生成强的相互作用，从而在高温处理过程中抑制γ-Fe₂O₃向α-Fe₂O₃的转变，并且能够抑制氧化铁纳米粒子的长大；即使当γ-Fe₂O₃完全转变为α-Fe₂O₃时，由于HAP的作用在α-Fe₂O₃内部产生晶格扭曲也能够使Fe₂O₃-HAP复合物在外磁场的作用下具有很好的磁性。

本发明的高温稳定性能的磁性γ-Fe₂O₃-HAP复合物，γ-Fe₂O₃与HAP的相对质量百分比范围为：12:88-97:3。

本发明的高温稳定性能的磁性γ-Fe₂O₃-HAP复合物的制备方法如下：

1）直接将摩尔比为2:1的Fe³⁺和Fe²⁺的可溶性盐，在惰性气氛下溶于去氧水中，并混合均匀，搅拌条件下恒速滴加到强碱性溶液中形成磁性γ-Fe₂O₃纳米粒子浑浊液。

2）在搅拌条件下，于磁性γ-Fe₂O₃纳米粒子浑浊液中同时加入摩尔比为Ca/P=1.4-1.67的Ca源和P源，在形成羟基磷灰石的同时使氧化铁纳米粒子贯穿或镶嵌于其中；将上述浑浊液在60-100°C下反应2-6小时，室温静置老化过夜；将得到的沉淀过滤、去离子水洗涤，冷冻干燥，在低于600°C的温度下处理均能得γ-Fe₂O₃-HAP复合物。