一種包覆納米Fe3O4的空心玻璃微珠的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種包覆納米Fe3O4的空心玻璃微珠的制備方法，包括以下步驟：將質量比為1:1～1:3的經過清潔處理的空心玻璃微珠與納米Fe3O4磁流體混合密封后進行超聲處理后再進行凍融處理，凍融處理過程是首先將混合物在-20℃環境中冷藏，冷藏24h后取出混合物在室溫下放置1～3h，將所述凍融處理過程循環3～8次再將混合物過濾后真空干燥即得到納米Fe3O4包覆空心玻璃微珠。本發明專利技術采用凍融循環方法制備納米Fe3O4包覆空心玻璃微珠的復合材料，直接在空心玻璃微珠表面包覆一層Fe3O4納米粒子，賦予空心玻璃微珠磁性能，同時還節省了原料，操作更簡便。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無機非金屬材料
,具體地指ー種包覆納米Fe3O4的空心玻璃微珠的制備方法。
技術介紹
四氧化三鐵是ー類重要的尖晶石類鐵氧體，具有許多特性，如光，電，聲和磁等，是應用廣泛的ー種軟磁性材料之一，常用作記錄材料、顔料、磁流體材料，磁性高分子微球和電子材料等，在生物
和醫學領域有著良好的應用前景。目前制備磁性納米Fe3O4的方法主要有水熱反應法，中和沉淀法，化學共沉淀法，沉淀氧化法等，其中，化學共沉淀法具有操作簡單，環境友好，純度高，制備出的納米顆粒均勻，分散性好，磁性強度高，易實現エ業化生產等優點。空心玻璃微珠(HGB)是ー種新型的無機輕型材料，為空心結構，其主要成分是Si02、Al2O3等，內部含有氣體或為真空，一般粒度在十幾到幾百微米之間，壁厚為幾微米。具有密度小，抗壓強度高，介電常數低、隔音，絕熱，抗壓、電絕緣等優異性能等特點，是ー種有著廣泛用途，性能優異的輕質材料。利用空心玻璃微珠質輕、中空的特點，對其表面進行包覆改性，能夠得到具有電磁性能的復合材料，可以應用在吸波材料，海上石油吸附，磁性分離的應用等方向，具有很好的應用前景。目前采用凍融循環法制備納米Fe3O4包覆空心玻璃微珠的相關技術還沒有，現有的在空心玻璃微珠表面進行Fe3O4包覆的方法有化學共沉淀法、共沉淀法和一歩法，這類方法成本相對較高，或者操作相對復雜，不易實現エ業化
技術實現思路
本專利技術的目的是提供ー種包覆納米Fe3O4的空心玻璃微珠的制備方法，通過凍融循環法將Fe3O4納米粒子包覆在空心玻璃微珠表面從而對空心玻璃微珠進行包覆改性。本專利技術的技術方案ー種包覆納米Fe3O4的空心玻璃微珠的制備方法，包括以下步驟將質量比為1:1 1:3的經過清潔處理的空心玻璃微珠與納米Fe3O4磁流體混合密封后進行超聲處理后再進行凍融處理，凍融處理過程是首先將混合物在-20°C環境中冷藏，冷藏24h后取出混合物在室溫下放置I 3h，將所述凍融處理過程循環3 8次再將混合物過濾后真空干燥即得到納米Fe3O4包覆空心玻璃微珠。上述方案中的納米Fe3O4磁流體是由共沉淀制得的納米Fe3O4經過磁分離得到的。上述方案中的共沉淀是指在40°C向FeCl2 4H20和FeCl3 6H20混合溶液中滴加質量濃度為28%的NH3 H2O,反應0. 5-lh，然后升溫至80°C，反應1. 5-2. 5h，保持溶液的PH值為9 11,同時以900 1100r/min恒定的速度攪拌混合溶液,混合溶液反應完畢后用去離子水清洗至中性。作為優選方案，FeCl2 4H20和FeCl3 6H20混合溶液中Fe2+和Fe3+的摩爾比為1:1. 4 1: 2，混合溶液中Fe2+和Fe3+的總濃度為0.1 2mol/L。上述方案中對空心玻璃微珠所做的清潔處理是指將空心玻璃微珠加入到無水こ醇中清洗，清洗之后過濾將得到的空心玻璃微珠加入到0.1 lmol/L的NaOH溶液中超聲處理0. 5 2h，將超聲處理完畢的空心玻璃微珠過濾水洗后再在50°C下真空干燥0. 5 4h0上述方案中的超聲處理時間為0. 5 2h，超聲的功率為100W，工作頻率為53kHz。上述方案中的真空干燥溫度為50°C，真空干燥時間為0. 5 3h。上述方案中的磁分離所用的磁鐵為第三代稀土永磁釹鐵硼磁鐵。本專利技術更具體的技術方案ー種包覆納米Fe3O4的空心玻璃微珠的制備方法，包括以下步驟(I)空心玻璃微珠的前期處理將空心玻璃微珠加入到無水こ醇中清洗，清洗之后過濾將得到的空心玻璃微珠加入到0.1 lmol/L的NaOH溶液中超聲處理0. 5 2h，將超聲處理完畢的空心玻璃微珠過濾水洗后再在50°C下真空干燥0. 5 4h ;(2)納米Fe3O4磁流體的制備按照Fe2+和Fe3+的摩爾比為1:1. 4 1:2稱取FeCl2 4H20與FeCl3 6H20，用去離子水溶解得到混合溶液，混合溶液中Fe2+和Fe3+的總濃度為0.1 2mol/L,在40°C向FeCl2 4H20和FeCl3 6H20混合溶液中滴加質量濃度為28%的NH3 H20,0. 5-lh后升溫至80°C反應1. 5-2. 5h，保持溶液的PH值為9 11，同時以900 1100r/min恒定的速度攪拌混合溶液,混合溶液反應完畢后用去離子水清洗至中性再進行磁分離即得到納米Fe3O4磁流體；`(3)將I IOg經過前期處理后得到的空心玻璃微珠和10 40g納米Fe3O4磁流體混合密封后進行0. 5 2h的超聲處理，混合物經過超聲處理后再進行凍融處理，凍融處理過程是首先將混合物在_20°C環境中冷藏，冷藏24h后取出混合物在室溫下放置I 3h，將所述凍融處理過程循環3 8次后將混合物過濾再在50°C下真空干燥0. 5 3h即得到納米Fe3O4包覆空心玻璃微珠。本專利技術的優點在于本專利技術采用凍融循環方法制備納米Fe3O4包覆空心玻璃微珠的復合材料，一方面由于Fe3O4納米粒子具有吸附能力，有吸附在空心玻璃珠表面的趨勢；另ー方面則是由于空心玻璃微珠表面含有羥基，通過共沉淀法制備的四氧化三鐵同樣含有羥基，而通過超聲分散后的玻璃微珠表面會包覆一層四氧化三鐵，通過冷凍后，兩者之間的羥基有較長時間的接觸來形成氫鍵，從而直接在空心玻璃微珠表面包覆ー層Fe3O4納米粒子，賦予空心玻璃微珠磁性能，通過控制凍融的次數和溫度，調整Fe3O4納米粒子和空心玻璃微珠的比例，既節省原料，操作又簡便，測試結果也表明，該方法制備的Fe3O4包覆空心玻璃微珠具有良好的磁性和一定力度的結合力，能夠滿足實際需求。附圖說明圖1為包覆納米Fe3O4前的空心玻璃微珠的SEM照片。圖2為包覆納米Fe3O4后的空心玻璃微珠的顯微鏡照片。圖3為包覆納米Fe3O4后的空心玻璃微珠的XRD譜圖。圖4為包覆納米Fe3O4后的空心玻璃微珠的磁滯曲線。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進ー步詳細的描述。由圖1和圖2可以看出，包覆納米Fe3O4前的空心玻璃微珠表面光滑潔凈，沒有其他物質附著，包覆納米Fe3O4后的空心玻璃微珠表面包覆了ー層顆粒狀的物質。圖3是包覆納米Fe3O4后的空心玻璃微珠的XRD譜圖，可以看出，包覆的物質為納米Fe304。圖4是包覆納米Fe3O4后的空心玻璃微珠的磁滯曲線，測試結果表明，包覆的Fe3O4具有超順磁性。通過凍融方法能夠促使空心玻璃微珠表面的羥基和磁性納米粒子表面的羥基形成氫鍵。玻璃微珠與磁流體的比值控制在1:1 1:3，當小于1:1吋，則使得包覆量偏少，但是當大于1:3吋，則會有磁性納米粒子包覆不上去。凍融的次數在3 8次，當少于3次時，形成氫鍵的概率偏小，當超過8次時，則會花費更多的時間和能源。實施例1 :(I)將30g空心玻璃微珠加入到無水こ醇中清洗，清洗之后過濾將得到的空心玻璃微珠加入到lmol/L的NaOH溶·液中超聲處理0. 5h，將超聲處理完畢的空心玻璃微珠過濾水洗后再在50°C下真空干燥0. 5h ；(2)按照Fe2+和Fe3+的摩爾比為1:1. 4稱取FeCl2* 4H20與FeCl3* 6H20，用去離子水溶解得到混合溶液，混合溶液中Fe2+和Fe3+的總濃度為0. lmol/L,在40°C向Fe本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種包覆納米Fe3O4的空心玻璃微珠的制備方法，包括以下步驟：將質量比為1:1～1:3的經過清潔處理的空心玻璃微珠與納米Fe3O4磁流體混合密封后進行超聲處理后再進行凍融處理，凍融處理過程是首先將混合物在?20℃環境中冷藏，冷藏24h后取出混合物在室溫下放置1～3h，將所述凍融處理過程循環3～8次再將混合物過濾后真空干燥即得到納米Fe3O4包覆空心玻璃微珠。

【技術特征摘要】
1.一種包覆納米Fe3O4的空心玻璃微珠的制備方法，包括以下步驟將質量比為1:1 I 3的經過清潔處理的空心玻璃微珠與納米Fe3O4磁流體混合密封后進行超聲處理后再進行凍融處理，凍融處理過程是首先將混合物在_20°C環境中冷藏，冷藏24h后取出混合物在室溫下放置I 3h，將所述凍融處理過程循環3 8次再將混合物過濾后真空干燥即得到納米Fe3O4包覆空心玻璃微珠。2.根據權利要求1所述的一種包覆納米Fe3O4的空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于所述的納米Fe3O4磁流體是由共沉淀制得的納米Fe3O4經過磁分離得到的。3.根據權利要求2所述的一種包覆納米Fe3O4的空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于所述的共沉淀是指在40°C向FeCl2 · 4H20和FeCl3 · 6H 20混合溶液中滴加質量濃度為28%的NH3 · H2O,反應O. 5-lh，然后升溫至80°C，反應1. 5-2. 5h，保持溶液的PH值為9 11，同時以900 1100r/min恒定的速度攪拌混合溶液，混合溶液反應完畢后用去離子水清洗至中性。4.根據權利要求3所述的一種包覆納米Fe3O4的空心玻...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐祖順，丁敬德，陳俊，胡曉熙，沈杰，周英杰，閆凱，
申請(專利權)人：湖北大學，廣西大學，
類型：發明
國別省市：