CN107029802A - 一种制备磁性多孔材料的方法 - Google Patents
一种制备磁性多孔材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107029802A CN107029802A CN201610962169.4A CN201610962169A CN107029802A CN 107029802 A CN107029802 A CN 107029802A CN 201610962169 A CN201610962169 A CN 201610962169A CN 107029802 A CN107029802 A CN 107029802A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nife
- tio
- porous material
- magnetic
- prepared
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 53
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 229910003264 NiFe2O4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 210000003022 colostrum Anatomy 0.000 claims description 19
- 235000021277 colostrum Nutrition 0.000 claims description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 7
- 125000005909 ethyl alcohol group Chemical group 0.000 claims description 7
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NQNBVCBUOCNRFZ-UHFFFAOYSA-N nickel ferrite Chemical compound [Ni]=O.O=[Fe]O[Fe]=O NQNBVCBUOCNRFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002554 Fe(NO3)3·9H2O Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 3
- 229940048086 sodium pyrophosphate Drugs 0.000 claims description 3
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 claims description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 239000011240 wet gel Substances 0.000 claims description 3
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 claims description 2
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 24
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 abstract description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 abstract description 6
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 8
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 6
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 239000007762 w/o emulsion Substances 0.000 description 2
- 102400000830 Saposin-B Human genes 0.000 description 1
- 101800001697 Saposin-B Proteins 0.000 description 1
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N Sorbitan monooleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000686 essence Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 1
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 1
- 238000012703 microemulsion polymerization Methods 0.000 description 1
- 239000007764 o/w emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000005408 paramagnetism Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 125000003011 styrenyl group Chemical group [H]\C(*)=C(/[H])C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000010148 water-pollination Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
- B01J31/38—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of titanium, zirconium or hafnium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/51—Spheres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/036—Precipitation; Co-precipitation to form a gel or a cogel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种制备磁性多孔材料的方法，利用具有磁性的、经过改性的疏水NiFe2O4和亲水TiO2作为稳定剂，采用溶剂热法制备NiFe2O4、溶胶凝胶法制备TiO2后制备W/O/W型多重Pickering乳液；多重Pickering乳液聚合制备TiO2/PS/NiFe2O4复合磁性催化剂。本发明的聚苯乙烯对内外层胶体粒子进行了固定，内层NiFe2O4作为了磁性介质，外层TiO2起到了催化作用；TiO2包覆于外层，最大程度的减轻了由于聚苯乙烯对其催化性能的影响。并且其中聚苯乙烯依据其优良的电性能、高频特性和抗放射线性能，在光学化学仪器零件、透明薄膜和电容器介质层等方面有着广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于高分子技术领域，尤其涉及一种制备磁性多孔材料的方法。
背景技术
随着人们对材料结构性能要求的提高，研究者们加大了对材料制备方法、微观结构和性能的研究，并试图通过改变材料的微观结构、对无机-有机材料进行复合等来改善材料的性能。其中多孔材料由于具有孔道结构规则排列、大小可调，比表面积高，吸附容量大等特点，已发展成为备受人们关注的研究领域之一。根据国际纯粹与应用化学联合会的规定，孔径大小可以分为微孔（小于2nm），中孔（2～50nm）和大孔（大于 50nm）三类。制备多孔材料的方法主要包括：模板法、气体发泡法、相分离法、溶剂致孔法等。模板法中的乳液模板法，可通过改变乳液模板的种类、大小，实现对多孔材料结构的预控制，因而成为研究的热点，并取得了一定的成就。但目前采用的模板多为单重乳液模板，该法以单重乳液液滴作为模板，在一定温度下，在液滴表面进行聚合反应，聚合结束后经洗涤干燥而得到多孔结构聚合物材料。此法制备多孔材料主要包括：油包水(W/O) 乳液体系法、水包油 (O/W) 乳液体系法和超临界 CO2（C/W）法等。由于单重乳液只有油-水一个界面，无法实现对具有两种不同功能的无机粒子进行可控复合。因此，考虑采用多重乳液聚合法制备多孔材料。
多重乳液是将一种乳状液（即初乳）分散在另一种连续相中形成的多层乳液，常见的有W/O/W和O/W/O两种类型， 一般是以具有两亲性的乳化剂作为稳定剂，采用一步法或两步法制备，一步法是将水相、油相、亲油性和亲水性乳化剂一次混合乳化形成多重乳液，两步法是先制备W/O（或O/W）初乳，再加入到水相（或油相）中制得W/O/W（或O/W/O）多重乳液，一步法比较简便，耗能少，但内外水相的比例以及活性物质的分配难以控制，所以两步法是比较常见的制备方法。
常用的乳化剂有表面活性剂（如SDS、CTAB、SPAN-80等）和具有表面活性的聚合物（如蛋白质和多糖等），然而采用这两种乳化剂制备的多重溶液具有稳定性较差、乳化剂用量大、毒性较大等缺点。近年来，利用胶体粒子代替传统的乳化剂制备由不同的粒子稳定的乳液（又叫Pickering 乳液）引起了广泛地关注。Pickering乳液与传统乳液相比较，具有以下优势：
（l）乳化效果好，用量少、成本低；（2）毒性远小于有机表面活性剂；（3）乳液稳定性强，不易受环境温度的影响；（4）分离方便或不用分离，便于工业化生产。多重 Pickering 乳液在结构上多重乳液具有独特的“两膜三相”多隔室结构，如果能够将不同的粒子稳定在不同的膜层上，就能制备出孔的内外两侧具有不同功能的多孔材料。
但目前该方面的研究并不多见，不同方法制备的无机粒子亲油、亲水性能不同，亲油型粒子易于制备油包水(W/O)乳液体系，亲水型粒子易于制备水包油(O/W)乳液体系，多重Pickering 乳液为W/O/W（或O/W/O），因此，需要两种粒子的亲水性或亲油型相反，否则，两种无机粒子的亲水、亲油性能将无法匹配；同时制备出的无机粒子可能无法形成稳定的初乳与多重乳液，需要对其进行适当的疏水或疏油改性。另外影响制备多重Pickering 乳液因素较多，包括粒子粒径大小、油水比、pH值等。
综上所述，目前多孔材料的制备方法中亲油型粒子和亲水型粒子两种无机粒子的亲水、亲油性能的匹配难度大，制备出的无机粒子无法形成稳定的初乳与多重乳液；而且目前制备多重乳液后没有进行有聚合，制备的多孔材料功能单一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备磁性多孔材料的方法，旨在解决目前多孔材料的制备方法中亲油型粒子和亲水型粒子两种无机粒子的亲水、亲油性能的匹配难度大，制备出的无机粒子无法形成稳定的初乳与多重乳液；而且目前制备多重乳液后没有进行有聚合，制备的多孔材料功能单一的问题。
本发明是这样实现的，一种制备磁性多孔材料的方法，包括：
利用具有磁性的、经过改性的疏水NiFe2O4和亲水TiO2作为稳定剂，采用溶剂热法制备NiFe2O4、溶胶凝胶法制备TiO2后制备W/O/W型多重Pickering乳液；
多重Pickering乳液聚合制备TiO2/PS/NiFe2O4复合磁性催化剂。
进一步，溶剂热法制备NiFe2O4包括：
将0.5g ~1g Ni(NO3)2·6H2O和1.5 g ~2.5g Fe(NO3)3·9H2O溶于约50 mL无水乙醇中，搅拌转入聚四氟乙烯高压反应釜，200℃下反应8小时~10小时，生成红褐色沉淀，离心分离，得NiFe2O4固体粉末；
称取1.5 g ~2.5g NiFe2O4 分散于适量水中，加入50%的焦磷酸钠于75℃下分散30min，调节pH为7~8，再加入6%的CTAB继续搅拌1.5h，离心分离，去离子水洗涤三次，烘干，得表面改性NiFe2O4。
进一步，溶胶凝胶法制备TiO2包括：
将18ml~25ml无水乙醇和一定量的钛酸四丁酯，超声分散30min，然后在恒温超声的情况下，滴加2~3mlH2O，0.1~05ml浓HCl和18~25mL无水乙醇混合溶液，直至形成溶胶，陈化得湿凝胶，干燥，研细后焙烧，即得TiO2。
进一步，W/O/W多重Pickering 乳液的制备方法包括：
称取50 mg ~100mg 改性的NiFe2O4超声分散于5mL~10mL甲苯中，10min后加入3 mL ~6mL 蒸馏水充分振荡得W/O初乳；
称取100~150mg TiO2 分散于8~10mL 水中，超声分散10min，向超声分散后的TiO2溶液中加入6~9mL W/O初乳，振荡得W/O/W型Pickering乳液。
进一步，多重Pickering乳液聚合制备TiO2/PS/NiFe2O4复合磁性催化剂的方法包括：
称取280 mg ~320mg TiO2 分散于10 mL ~15mL 水中超声分散5min，标记为分散相；
移取3mL~5mLW/O初乳并向初乳中加入0.5mL~1mL苯乙烯，摇匀加入到上述分散相中，振荡得油相为含苯乙烯单体的W/O/W型Pickering乳液，室温聚合12h，离心分离，去离子水、无水乙醇各洗涤三次，烘干，得 TiO2/PS/NiFe2O4复合多孔磁性催化剂；即磁性多孔材料。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述的制备磁性多孔材料的方法制备的纳米级杂化超结构微球材料。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述的制备磁性多孔材料的方法制备的微米级杂化超结构微球材料。
本发明提供的一种制备磁性多孔材料的方法中掺入NiFe2O4可以很好的在外加磁场条件下对其进行高效回收,回收率达98%。本发明的聚苯乙烯对内外层胶体粒子进行了固定，内层NiFe2O4作为磁性介质，外层TiO2起到了催化作用，以亚甲基蓝为底物，在紫外灯下160min后其降解效率可达到93.8%；本发明制备的磁性多孔材料很巧妙的将磁性与催化性融于了一身，内层NiFe2O4作为磁性介质，方便催化剂在外磁场作用下的回收，外层TiO2起到催化作用。本发明的TiO2作为催化活性中心包覆于外层，最大程度的降低了聚苯乙烯对活性中心的覆盖，减轻了对其催化性能的影响。并且其中聚苯乙烯依据其优良的电性能、高频特性和抗放射线性能，在光学化学仪器零件、透明薄膜和电容器介质层等方面有着广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例提供的制备磁性多孔材料的方法流程图。
图2是本发明实施例提供的NiFe2O4的磁滞回线图。
图3是本发明实施例提供（A）0.8mL、（B）0.6mL、（C）0.4mL、（D）0.2mL苯乙烯用量与光催化降解率曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明基于 Pickering 乳液的聚合技术制备杂化超结构的聚合物微球材料，本发明制备出的微球具有以无机粒子为壳层的超粒子结构，能够赋予微球独特的功能。胶体粒子在乳滴表面自组装形成有序的球面胶体壳，固定乳滴表面的胶体粒子来制备核壳结构的微胶囊。自组装在油水界面的胶体粒子在聚合反应过程中代替表面活性剂起到保护乳液稳定的作用，并在反应结束后留在所得到的聚合物微球的表面，作为构建无机/有机复合物的原料。Pickering 乳液的聚合技术应用在分散聚合、微乳液聚合和悬浮聚合，可以有效地制备从纳米到微米级的杂化超结构微球。
下面结合附图对本发明的应用原理做详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供的制备磁性多孔材料的方法，包括：
S101：利用具有磁性的、经过改性的疏水NiFe2O4和亲水TiO2作为稳定剂，采用溶剂热法制备NiFe2O4、溶胶凝胶法制备TiO2后制备W/O/W型多重Pickering乳液；
S102：多重Pickering乳液聚合制备TiO2/PS/NiFe2O4复合磁性催化剂。
下面结合实验对本发明的应用原理作进一步描述。
1.实验部分
1.1 溶剂热法制备NiFe2O4并改性
将0.5863g Ni(NO3)2·6H2O和1.6289g Fe(NO3)3·9H2O溶于约48mL无水乙醇中,搅拌转入聚四氟乙烯高压反应釜，200℃下反应10小时，生成红褐色沉淀，离心分离，得NiFe2O4固体粉末；
称取2g NiFe2O4 分散于适量水中，加入50%的焦磷酸钠于75℃下分散30min，调节pH为7~8之间，再加入6%的CTAB继续搅拌1.5h，离心分离，去离子水洗涤三次，烘干，得表面改性NiFe2O4。
1.2 溶胶凝胶法制备TiO2
将20ml无水乙醇和一定量的钛酸四丁酯，超声分散30min，然后在恒温超声的情况下，滴加1.5mlH2O，0.1ml浓HCl和20mL无水乙醇混合溶液，直至形成溶胶，陈化得湿凝胶，干燥，研细后焙烧，即得TiO2。
1.3 W/O/W多重Pickering 乳液的制备
称取60mg 改性的NiFe2O4超声分散于4mL甲苯中，10min后加入3mL 蒸馏水充分振荡得W/O初乳。称取120mg TiO2 分散于6mL 水中，超声分散10min，向其中加入4mL初乳，振荡得W/O/W型Pickering乳液。
1.4多重乳液聚合制备TiO2/PS/NiFe2O4复合磁性催化剂
称取300mg TiO2 分散于12mL 水并加入4mL浓度为1mol/mL HCl超声分散5min，移取3mL初乳向其中加入0.6mL苯乙烯，摇匀加入到分散相，振荡得油相为含苯乙烯单体的W/O/W型Pickering乳液，室温聚合12h，离心分离，去离子水、无水乙醇各洗涤三次，烘干，得TiO2/PS/NiFe2O4复合多孔磁性催化剂。
1.5光催化降解亚甲基蓝
光催化反应在自制的光催化反应器中进行，反应器为木质暗箱装置，光源为高压汞灯和钠灯。光源置于反应器正上方，发光中心与液层中心约10cm。准确配制亚甲基蓝溶液，移取250mL于烧杯中，加入催化剂粉末（催化剂用量1:10），将烧杯放在机械搅拌器上，暗态下搅拌30min后，取少量此液体在离心机上离心10min，测所得溶液的吸光度并记录数据为C0；打开紫外灯并同时开始搅拌，每隔20min测一次吸光度并记录数据为Ct；紫外灯下，重复上述操作进行实验。
2．结果与讨论
2.1目标稳定粒子的结构确定
通过所制样品 NiFe2O4的XRD谱，样品较完整的保持NiFe2O4型尖晶石结构，通过所制样品 TiO2的XRD谱，可以获得，所制备的TiO2为混晶结构， XRD测试结果表明，所制备的固体粒子为目标产物。
此外，图2的NiFe2O4磁性能测试表明制备的NiFe2O4粒子具有很好的顺磁性，其饱和磁化强度为10.8 emu·g-1，矫顽力为105.82 Oe，为软磁材料，这种材料的特点是磁导率较高，较高的磁化强度保证了粒子以及后续制备的乳液具有强烈的磁响应性。
2.2稳定粒子的微观形貌
通过NiFe2O4的SEM照片，可以看出，NiFe2O4的形貌较为规则，颗粒分布均匀，均为尺寸在140nm左右颗粒。通过TiO2的SEM照片，可以看出，TiO2的形貌较为规则，颗粒分布均匀，均为尺寸在75nm左右类似球形颗粒。所制备的两种样品颗粒分布都比较均匀，为准备稳定、粒径均匀的Pickering乳液提供了可靠条件。
2.3NiFe2O4的疏水改性
由于沉淀法直接制备的NiFe2O4微粒制备稳定的W/O型Pickering乳液，本发明用CTAB对其表面进行改性；
改性前在1047cm-1和595cm-1处有2个吸收峰，这是由于在尖晶石型铁酸盐分子中，每个O2-被1个四面体阳离子和3个八面体阳离子共用，所以O2-的所有振动都同时与四面体和八面体有关。在1047cm-1处的吸收峰为四面***中Ni2+-O2-键的振动，595cm-1处的吸收峰为八面***中Fe3+ - O2-键的振动。
经CTAB改性后的NiFe2O4在 2915cm-1和2843cm-1处分别出现了甲基-CH3和次甲基-CH2的对称伸缩振动峰，这说明NiFe2O4的表面已经结合了有机基团，实现了NiFe2O4的有机化改性。
同时，本发明又测定了改性前后的Zeta电位，未改性NiFe2O4的表面电位值在零点左右。
使用CTAB对其进行改性后，NiFe2O4表面被引入有机基团，表面电位升高到约为12.5mV，粒子的电位值较小，说明该粒子较疏水，适用于做油包水乳液，与实验现象一致，也能够证明改性成功。
2.4多重Pickering乳液的制备
对不同水油比的初乳再乳化均能获得较好的多重乳液，这些多重乳液液滴包裹着许多的小液滴。双重乳液由手摇制备，因而初乳的结构基本得以保持，多重乳液里面包裹的液滴大小和疏密基本与初乳保持一致。
2.5多孔材料形貌与光催化性能
在对两步法制备的多重Pickering乳液进行聚合时，保持其它条件不变，改变苯乙烯单体用量，测定其光催化性能。
图3是本发明实施例提供（A）0.8mL、（B）0.6mL、（C）0.4mL、（D）0.2mL苯乙烯聚合物光催化降解曲线图；从图3中可以看出当苯乙烯单体用量增加时其光催化性能降低，主要原因是苯乙烯聚合在TiO2的表面，导致其光化学反应位点减少。但当苯乙烯单体用量减少时，不能很好地支撑起复合材料的结构。通过分析得知当苯乙烯用量为0.8mL时即有良好的光催化性能，又能保证其结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种制备磁性多孔材料的方法，其特征在于，该制备磁性多孔材料的方法包括：
利用具有磁性的、经过改性的疏水NiFe2O4和亲水TiO2作为稳定剂，采用溶剂热法制备NiFe2O4、溶胶凝胶法制备TiO2后制备W/O/W型多重Pickering乳液；
多重Pickering乳液聚合制备TiO2/PS/NiFe2O4复合磁性催化剂。
2.如权利要求1所述的制备磁性多孔材料的方法，其特征在于，溶剂热法制备NiFe2O4包括：
将0.5g ~1g Ni(NO3)2·6H2O和1.5 g ~2.5g Fe(NO3)3·9H2O溶于约50 mL无水乙醇中，搅拌转入聚四氟乙烯高压反应釜，200℃下反应8小时~10小时，生成红褐色沉淀，离心分离，得NiFe2O4固体粉末；
称取1.5 g ~2.5 g NiFe2O4 分散于适量水中，加入50%的焦磷酸钠于75℃下分散30min，调节pH为7~8，再加入6%的CTAB继续搅拌1.5h，离心分离，去离子水洗涤三次，烘干，得表面改性NiFe2O4。
3.如权利要求1所述的制备磁性多孔材料的方法，其特征在于，溶胶凝胶法制备TiO2包括：
将18ml~25ml无水乙醇和一定量的钛酸四丁酯，超声分散30min，然后在恒温超声的情况下，滴加2~3ml H2O，0.1~05ml浓HCl和18~25mL无水乙醇混合溶液，直至形成溶胶，陈化得湿凝胶，干燥，研细后焙烧，即得TiO2。
4.如权利要求1所述的制备磁性多孔材料的方法，其特征在于，W/O/W多重Pickering乳液的制备方法包括：
称取50 mg ~100 mg 改性的NiFe2O4超声分散于5mL~10mL甲苯中，10min后加入3 mL ~6mL 蒸馏水充分振荡得W/O初乳；
称取100~150mg TiO2 分散于8~10mL 水中，超声分散10min，向超声分散后的TiO2溶液中加入6~9mL W/O初乳，振荡得W/O/W型Pickering乳液。
5.如权利要求1所述的制备磁性多孔材料的方法，其特征在于，多重Pickering乳液聚合制备TiO2/PS/NiFe2O4复合磁性催化剂的方法包括：
称取280 mg ~320mg TiO2 分散于10 mL ~15mL 水中超声分散5min，标记为分散相；
移取3mL~5mLW/O初乳并向初乳中加入0.5mL~1mL苯乙烯，摇匀加入到上述分散相中，振荡得油相为含苯乙烯单体的W/O/W型Pickering乳液，室温聚合12h，离心分离，去离子水、无水乙醇各洗涤三次，烘干，得TiO2/PS/NiFe2O4复合多孔磁性催化剂。
6.一种由权利要求1~5任意一项所述制备磁性多孔材料的方法制备的纳米级杂化超结构微球材料。
7.一种由权利要求1~5任意一项所述制备磁性多孔材料的方法制备的微米级杂化超结构微球材料。
8.一种由权利要求1~5任意一项所述制备磁性多孔材料的方法制备的光学化学仪器零件。
9.一种由权利要求1~5任意一项所述制备磁性多孔材料的方法制备的透明薄膜。
10.一种由权利要求1~5任意一项所述制备磁性多孔材料的方法制备的电容器介质层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610962169.4A CN107029802A (zh) | 2016-11-04 | 2016-11-04 | 一种制备磁性多孔材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610962169.4A CN107029802A (zh) | 2016-11-04 | 2016-11-04 | 一种制备磁性多孔材料的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107029802A true CN107029802A (zh) | 2017-08-11 |
Family
ID=59530328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610962169.4A Pending CN107029802A (zh) | 2016-11-04 | 2016-11-04 | 一种制备磁性多孔材料的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107029802A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107698702A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-02-16 | 济南大学 | 一种利用单一纳米粒子稳定多重Pickering乳液制备含氟空心微球的方法 |
| CN110124390A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-16 | 西安热工研究院有限公司 | 一种脱硝滤料的制备方法 |
| CN110201613A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-06 | 东莞东阳光科研发有限公司 | 一种聚苯乙烯磁性微球及其制备方法 |
| CN112958051A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-15 | 河西学院 | 一种改性磁性粒子/凹凸棒石复合型吸油树脂及其制备方法和应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001027226A1 (de) * | 1999-10-12 | 2001-04-19 | Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien | Schmiermittel zur metallbearbeitung mit ferromagnetischen oder ferrimagnetischen nanopartikeln |
| CN1901883A (zh) * | 2003-11-05 | 2007-01-24 | 拜尔技术服务有限责任公司 | 制备贮存－稳定的多重乳液的方法 |
| CN101439872A (zh) * | 2008-12-09 | 2009-05-27 | 彩虹集团公司 | 一种纳米TiO2水性浆料的制备方法 |
| CN102443088A (zh) * | 2011-09-22 | 2012-05-09 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种尺寸均一的小粒径超大孔聚合物微球及其制备方法 |
| CN103613704A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-03-05 | 华东理工大学 | 一种加载有光催化剂纳米粒子的聚合物多孔珠载体材料的制备方法 |
| CN103923248A (zh) * | 2014-04-01 | 2014-07-16 | 中科院广州化学有限公司 | 一种甲基丙烯酰氧基笼形倍半硅氧烷稳定的具有Pickering效应的乳液及其制备 |
| CN104558356A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 常州大学 | 一种半连续聚合合成Pickering型乳液的方法 |
-
2016
- 2016-11-04 CN CN201610962169.4A patent/CN107029802A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001027226A1 (de) * | 1999-10-12 | 2001-04-19 | Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien | Schmiermittel zur metallbearbeitung mit ferromagnetischen oder ferrimagnetischen nanopartikeln |
| CN1901883A (zh) * | 2003-11-05 | 2007-01-24 | 拜尔技术服务有限责任公司 | 制备贮存－稳定的多重乳液的方法 |
| CN101439872A (zh) * | 2008-12-09 | 2009-05-27 | 彩虹集团公司 | 一种纳米TiO2水性浆料的制备方法 |
| CN102443088A (zh) * | 2011-09-22 | 2012-05-09 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种尺寸均一的小粒径超大孔聚合物微球及其制备方法 |
| CN103613704A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-03-05 | 华东理工大学 | 一种加载有光催化剂纳米粒子的聚合物多孔珠载体材料的制备方法 |
| CN103923248A (zh) * | 2014-04-01 | 2014-07-16 | 中科院广州化学有限公司 | 一种甲基丙烯酰氧基笼形倍半硅氧烷稳定的具有Pickering效应的乳液及其制备 |
| CN104558356A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 常州大学 | 一种半连续聚合合成Pickering型乳液的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 佟永纯等: ""NiFe2O4与TiO2稳定的多重Pickering乳液的制备"", 《化学通报》 * |
| 杨满义等: ""Pickering乳液模板法制备磁性复合催化剂"", 《甘肃省化学会第二十九届年会论文摘要集》 * |
| 杨秋华: "《大学化学实验》", 31 May 2012, 天津大学出版社 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107698702A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-02-16 | 济南大学 | 一种利用单一纳米粒子稳定多重Pickering乳液制备含氟空心微球的方法 |
| CN107698702B (zh) * | 2017-10-16 | 2020-10-20 | 济南大学 | 一种利用单一纳米粒子稳定多重Pickering乳液制备含氟空心微球的方法 |
| CN110124390A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-16 | 西安热工研究院有限公司 | 一种脱硝滤料的制备方法 |
| CN110201613A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-06 | 东莞东阳光科研发有限公司 | 一种聚苯乙烯磁性微球及其制备方法 |
| CN110201613B (zh) * | 2019-06-10 | 2021-09-14 | 东莞东阳光科研发有限公司 | 一种聚苯乙烯磁性微球及其制备方法 |
| CN112958051A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-15 | 河西学院 | 一种改性磁性粒子/凹凸棒石复合型吸油树脂及其制备方法和应用 |
| CN112958051B (zh) * | 2021-03-08 | 2022-09-27 | 河西学院 | 一种改性磁性粒子/凹凸棒石复合型吸油树脂及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2020103898A4 (en) | Method for Preparation Magnetic Porous Materials | |
| CN107029802A (zh) | 一种制备磁性多孔材料的方法 | |
| Yue et al. | Advances in the interfacial assembly of mesoporous silica on magnetite particles | |
| Moon et al. | Formation of wrinkled silica mesostructures based on the phase behavior of pseudoternary systems | |
| Davis et al. | Nanoparticles in lysine− silica sols | |
| Nagappan et al. | Emerging trends in superhydrophobic surface based magnetic materials: fabrications and their potential applications | |
| Zhang et al. | Pickering emulsion polymerization: Preparation of polystyrene/nano-SiO2 composite microspheres with core-shell structure | |
| CN101256864B (zh) | 一种超顺磁性介孔二氧化硅复合球及其制备方法 | |
| Zhou et al. | Synthesis of porous magnetic hollow silica nanospheres for nanomedicine application | |
| Wang et al. | Yolk–shell nanostructured Fe3O4@ NiSiO3 for selective affinity and magnetic separation of His-tagged proteins | |
| CN102675516B (zh) | 一种互通多孔磁性聚合物微球及其制备方法 | |
| CN104292493A (zh) | 一种磁性、荧光中空多级孔聚合物微球及其制备方法 | |
| CN102272239A (zh) | 制备二氧化硅微粒的方法 | |
| Wang et al. | Self-assembly of colloids based on microfluidics | |
| Wang et al. | Facile fabrication of snowman-like magnetic molecularly imprinted polymer microspheres for bisphenol A via one-step Pickering emulsion polymerization | |
| Nguyen et al. | Enhanced protein adsorption capacity of macroporous pectin particles with high specific surface area and an interconnected pore network | |
| Wang et al. | The synthesis of molecular recognition polymer particles via miniemulsion polymerization | |
| CN108031455A (zh) | 一种中空多孔微球吸附剂的制备方法 | |
| Ahmed et al. | Superb removal capacity of hierarchically porous magnesium oxide for phosphate and methyl orange | |
| Hu et al. | Magnetic nanoparticle sorbents | |
| Lu et al. | Designing and controlling the morphology of spherical molecularly imprinted polymers | |
| Nomura et al. | Synthesis of hollow silica microparticles from bacterial templates | |
| Sun et al. | Dual-responsive pickering emulsion stabilized by Fe3O4 nanoparticles hydrophobized in situ with an electrochemical active molecule | |
| Cao et al. | Transition-metal salt-containing silica nanocapsules elaborated via salt-induced interfacial deposition in inverse miniemulsions as precursor to functional hollow silica particles | |
| Liu et al. | Functional janus-SiO2 nanoparticles prepared by a novel “cut the gordian knot” method and their potential application for enhanced oil recovery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170811 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |