一種磁性碳包覆納米材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁性碳包覆納米材料的制備方法，屬于納米碳@金屬復(fù)合材料制備領(lǐng)域，一種磁性碳包覆納米材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法為采用包括金屬?有機(jī)骨架的化合物，在惰性保護(hù)氣氛下高溫?zé)峤獾玫健１景l(fā)明通過利用金屬?有機(jī)骨架化合物為前驅(qū)物，通過一步高溫?zé)峤膺^程制備出尺寸均勻的碳包覆納米材料。該方法得到的產(chǎn)品相單一，雜質(zhì)極少，特別易于收集，而且產(chǎn)量高，有利于大規(guī)模合成，具有很好的鐵磁性，分散性極好，響應(yīng)時間短，具有非常典型的鐵磁性磁滯回線和較高的飽和磁化強(qiáng)度，是一類非常有潛力的生物磁性納米材料。
【專利說明】
-種磁性碳包覆納米材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于納米碳@金屬復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體設(shè)及一種磁性碳包覆納米材料 的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 上個世紀(jì)80年代初期，納米科技誕生并逐步鵬起。它是在1~lOOnm尺度范圍內(nèi)研 究物質(zhì)組成體系的運(yùn)動規(guī)律和相互作用W及實際應(yīng)用中技術(shù)問題的科學(xué)。近年來，納米科 技與其他學(xué)科相互交叉滲透，使其在醫(yī)學(xué)、生物、材料、化學(xué)等領(lǐng)域飛速發(fā)展。納米材料由于 本身具有小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、表面效應(yīng)等而展現(xiàn)出不同于其體相材料的特性，如光、熱、 磁、電W及表面性質(zhì)等，在磁流體、結(jié)構(gòu)陶瓷、光學(xué)材料、電學(xué)材料、催化劑等領(lǐng)域有廣泛的 應(yīng)用。其中，磁性納米材料在磁性記憶材料、生物傳感器、細(xì)胞與蛋白質(zhì)分離標(biāo)記、藥物載 體、磁共振成像等方面潛力巨大，受到國內(nèi)外科學(xué)家的極大關(guān)注。
[0003] 最近，一種新型的納米碳@金屬復(fù)合材料一碳包覆金屬納米粒子，成為磁性納米材 料的研究熱點。運(yùn)種材料一般具有核殼結(jié)構(gòu)或類洋蔥結(jié)構(gòu)，其中金屬納米粒子構(gòu)成復(fù)合材 料的核屯、，而數(shù)層石墨片層緊密環(huán)繞金屬納米顆粒有序排列組成材料的外殼。運(yùn)種具有核/ 殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料，一方面可保持金屬納米粒子單顆粒的獨立性，避免發(fā)生團(tuán)聚效應(yīng);另 一方面可保護(hù)金屬粒子免受外在環(huán)境的影響，發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)而失效。具有磁學(xué)性質(zhì)的 碳包覆金屬納米粒子在工業(yè)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，例如，可W分散于油載液中，利用外 加電場使磁流體粘度增大的特點作為阻尼材料或汽車剎車液;可W作為磁護(hù)潤滑劑降低摩 擦系數(shù)和磨損率，延長摩擦材料的使用壽命;還可W作為催化劑或載體來解決納米催化劑 粒子參與液體催化反應(yīng)后，常常難W分離、回收和再利用的運(yùn)一難題。
[0004] 到目前為止，制備碳包覆金屬納米粒子的方法主要有電弧放電法、化學(xué)氣相沉積 法、熱解法等等。電弧放電法是最早成功制備碳包覆金屬納米粒子的方法，也是當(dāng)今最為常 用的一種方法，能夠制備出粒徑較小、分布均一、殼層碳的石墨化程度較高的碳包覆納米金 屬粒子，但是由于高溫反應(yīng)的復(fù)雜性，產(chǎn)物中不可避免的伴有碳納米管、富勒締及炭黑等生 成，產(chǎn)品的純度很低。同時電弧法使用的設(shè)備也較復(fù)雜，工藝參數(shù)不易控制，耗能大，成本 高，因而難W實現(xiàn)大規(guī)模合成?；瘜W(xué)氣相沉積法是制備碳包覆納米材料一種比較常用的，也 是研究較多的方法，與電弧放電法相比，工藝相對簡單，產(chǎn)率一般較高。但該方法制備出的 碳包覆納米金屬粒子的粒徑及分布受制于納米金屬催化劑，后期產(chǎn)物中會伴有碳納米管和 無定形的碳顆粒生成且與基板和催化劑載體的分離也是需要解決的問題。相比之下，熱解 法最有望實現(xiàn)碳包覆金屬納米粒子的大規(guī)模生產(chǎn)，因為熱解法具有工藝簡單、制備成本低、 金屬含量可控、炭化產(chǎn)率高等等優(yōu)勢。但美中不足的是，產(chǎn)品顆粒被碳層包覆的程度W及碳 層的微觀結(jié)構(gòu)都極大地依賴于前驅(qū)體材料，前驅(qū)體材料的好壞直接決定了最終產(chǎn)品的質(zhì)量 和性能。
[0005] 利用金屬-有機(jī)骨架化合物作為前驅(qū)體材料則可W很好地解決是熱解法所面臨的 上述問題。金屬-有機(jī)骨架化合物是由無機(jī)金屬離子(或金屬簇)與有機(jī)配體通過自組裝連 接，構(gòu)筑的具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的無機(jī)-有機(jī)雜化多孔材料。該類材料具有結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性 和可調(diào)控性，作為熱解法的前驅(qū)體材料主要有W下幾個優(yōu)勢：1)金屬中屯、具有多樣性，我們 可W根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行篩選，選擇空間大;2)高溫時，有機(jī)配體分子會被碳化形成碳層包覆 于金屬中屯、表面，而金屬中屯、則在碳的還原性作用下被還原生成金屬納米粒子，制備過程 中不需要額外引入金屬源或碳源;3)大部分MOFs材料的合成條件都比較溫和，有些甚至能 夠在室溫常壓條件下合成，有實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的潛力。我們?nèi)暨x擇所需的磁性金屬離子作 為金屬-有機(jī)骨架化合物的金屬中屯、，合成后僅通過一步熱解過程即可得到理想的磁性碳 包覆納米材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種磁性碳包覆納米材料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明中所要解決的技術(shù)問題通過W下技術(shù)方案予W實現(xiàn)：
[0008] -種磁性碳包覆納米材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法為采用包括 金屬-有機(jī)骨架的化合物，在惰性保護(hù)氣氛下高溫?zé)峤獾玫健?br>[0009] 進(jìn)一步地，所述的金屬-有機(jī)骨架的化合物為，金屬化合物和有機(jī)物形成的二維層 狀化合物，并通過有機(jī)配體柱撐作用搭建的Ξ維骨架結(jié)構(gòu)。
[0010] 進(jìn)一步地，所述的金屬-有機(jī)骨架化合物為[Ni2a-asp)2(bpy)] · C曲0H ·此0,是 由堿式碳酸儀和天冬氨酸kasp形成的二維層狀化合物通過有機(jī)配體4,4'-連化晚的柱撐 作用搭建的Ξ維骨架結(jié)構(gòu)。
[0011] 進(jìn)一步地，所述的Ξ維骨架結(jié)構(gòu)的孔道大小為4.7X3.8A。
[0012] 進(jìn)一步地，所述的制備方法包括W下步驟：
[0013] (l)Ni化-asp)(出0)2 ·此0的制備：將NiC〇3 · 2Ni(0H)2 · X此0、L-asp和此0按質(zhì)量 比1:0.5~3:100~400混合，并保持在70~100°C條件下加熱攬拌0.5~4小時，至大部分粉 末溶于水中后停止加熱和攬拌;過濾法除去溶液中的不溶物質(zhì)得到澄清溶液，并放入60~ 120°C烘箱中靜置0.5~2天，待溶劑水揮發(fā)完全后即得到綠色Μ化-aspK此0)2 ·此0晶體， 收集備用；
[0014] (2)[化2化-asp)2(bpy)] · C曲0H ·此0晶體材料的制備：將步驟（1)中制備好的Μ 化-aspK此0)2 ·此0加入到甲醇和水的混合溶液中，部分溶解后繼續(xù)在攬拌條件下加入4， 4'-連化晚，使得最終溶液中各物質(zhì)的質(zhì)量之比為NKL-aspK此0)2 ·此0:4,4'-連化晚：甲 醇:水=1:0.5~10:1~80:1~80;將該溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)蓋中密封，在80~180°C烘箱中 晶化1~4天；待反應(yīng)蓋冷卻至室溫后，通過過濾、洗涂和干燥得到藍(lán)綠色[Ni2化-asp)2 (bpy)] · C出OH ·出0晶體粉末；
[001引（3)磁性碳包覆納米材料的制備方法:將步驟(2)得到的[Ni2化-asp) 2 (bpy) ] · CH30H · H20晶體粉末研磨至無較大顆粒存在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式 爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內(nèi)部空氣，用高純氮氣進(jìn)行置換，重復(fù)2~5次，再在 400~1200 °C條件下熱解2~8小時。
[0016]進(jìn)一步地，所述步驟(3)中由室溫到熱解升溫方式為程序升溫，升溫速度為每秒2 ~1(TC。
[0017]進(jìn)一步地，所述步驟(3)升溫過程中[化2化-曰3口）2化口7)]*姐3細(xì)*出0晶體粉末在 100~200°C停留0.5~4小時，w除去晶體表面和孔道內(nèi)殘留的溶劑分子。
[0018] 進(jìn)一步地，所述步驟(3)中氮氣的流速通過浮子流量計進(jìn)行控制，流速為每分鐘20 ~120ml。
[0019] 進(jìn)一步地，所述的磁性碳包覆納米材料為核殼結(jié)構(gòu)，外部殼為具有一定石墨化程 度的碳層，內(nèi)部的核為金屬儀單質(zhì)。
[0020] 進(jìn)一步地，所述的磁性碳包覆納米材料尺寸為10~20nm。
[0021] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0022] 本發(fā)明通過利用金屬-有機(jī)骨架化合物陽i2化-asp)2(bpy)] · CH30H · H20為前驅(qū) 物，通過一步高溫?zé)峤膺^程制備出尺寸均勻的碳包覆納米材料。該方法得到的產(chǎn)品相單一， 雜質(zhì)極少，特別易于收集，而且產(chǎn)量高，有利于大規(guī)模合成，具有很好的鐵磁性，分散性極 好，響應(yīng)時間短，具有非常典型的鐵磁性磁滯回線和較高的飽和磁化強(qiáng)度，是一類非常有潛 力的生物磁性納米材料。
【附圖說明】
[0023] 圖l(a):[Ni2α-asp)2(bpy)]·C出0H·出0晶體結(jié)構(gòu)模擬X射線衍射譜圖。
[0024] 圖1(b):實施例1中合成的[化2化-aspMbpy)] · C曲0H ·此0晶體粉末的X射線衍 射譜圖。
[0025] 圖2(a):實施例1中制備出的碳包覆納米材料的X射線衍射譜圖。
[0026] 圖2(b):實施例2中制備出的碳包覆納米材料的X射線衍射譜圖。
[0027] 圖2(c):實施例3中制備出的碳包覆納米材料的X射線衍射譜圖。
[0028] 圖2(d):實施例4中制備出的碳包覆納米材料的X射線衍射譜圖。
[0029] 圖2(e):實施例5中制備出的碳包覆納米材料的X射線衍射譜圖。
[0030] 圖2(f):實施例6中制備出的碳包覆納米材料的X射線衍射譜圖。
[0031] 圖2(g):實施例7中制備出的碳包覆納米材料的X射線衍射譜圖。
[0032] 圖3(a):實施例1中制備出的碳包覆納米材料的透射電子顯微照片。
[0033] 圖3(b):實施例2中制備出的碳包覆納米材料的透射電子顯微照片。
[0034] 圖3(c):實施例3中制備出的碳包覆納米材料的透射電子顯微照片。
[0035] 圖3(d):實施例4中制備出的碳包覆納米材料的透射電子顯微照片。
[0036] 圖3(e):實施例5中制備出的碳包覆納米材料的透射電子顯微照片。
[0037] 圖3(f):實施例6中制備出的碳包覆納米材料的透射電子顯微照片。
[0038] 圖3(g):實施例7中制備出的碳包覆納米材料的透射電子顯微照片。
[0039] 圖4:實施例3中制備出的碳包覆納米材料在水中的分散和對磁鐵的響應(yīng)情況數(shù)碼 照片。
[0040] 圖5(a):實施例1中制備出的碳包覆納米材料的磁學(xué)性能測試結(jié)果。
[0041] 圖5(b):實施例2中制備出的碳包覆納米材料的磁學(xué)性能測試結(jié)果。
[0042] 圖5(c):實施例3中制備出的碳包覆納米材料的磁學(xué)性能測試結(jié)果。
[0043] 圖5(d):實施例4中制備出的碳包覆納米材料的磁學(xué)性能測試結(jié)果。
[0044] 圖5(e):實施例5中制備出的碳包覆納米材料的磁學(xué)性能測試結(jié)果。
[0045] 圖5(f):實施例6中制備出的碳包覆納米材料的磁學(xué)性能測試結(jié)果。
[0046] 圖5(g):實施例7中制備出的碳包覆納米材料的磁學(xué)性能測試結(jié)果。
【具體實施方式】
[0047] 下面詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施，有必要在此指出的是，W下實施只是用于本發(fā) 明的進(jìn)一步說明，不能理解為對發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本發(fā) 明內(nèi)容對本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍然屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0048] 本發(fā)明設(shè)及的相關(guān)測試條件和方法：
[0049] X射線衍射(X畑）：X畑測試使用的是日本理學(xué)公司的叫tima IV型衍射儀。采用加- Ka(λ=1.5418A)發(fā)射場，固定電源為40kV和30mA，掃描2the化范圍為4~40°。
[(K)加]透射電子顯微鏡（SEM) :SEM測試使用的是陽I公司Tecnai F20型透射電子顯微鏡。 加速電壓為200kV。
[0051]磁學(xué)性能測試:納米材料的磁學(xué)性能是通過美國量子設(shè)計公司的SQUID-VSM磁性 測量系統(tǒng)來表征的(溫度區(qū)間：1.8~400K;磁場強(qiáng)度：± 7T; AC頻率范圍：0. mz~化化;AC磁 場振幅：〇. lOe~lOOe)
[0化2] 實施例1:
[0化3] (l)NKL-asp)(出0)2 ·此0的制備：將NiC〇3 · 2Ni(0H)2 · X此0、L-asp和此0按比例 1:1:200混合，并保持在95 °C條件下加熱攬拌2.5小時，至大部分粉末溶于水中后停止加熱 和攬拌。過濾法除去溶液中的不溶物質(zhì)得到澄清溶液，并放入l〇〇°C烘箱中靜置1天，待溶劑 水揮發(fā)完全后即得到綠色Nia-aspK出0)2 .出0晶體，收集備用。
[0054] (2)陽i2化-aspMbpy)] · C出0H ·出0晶體材料的制備:將上一步驟中制備好的Μ 化-aspK此0)2 ·此0加入到甲醇和水的混合溶液中，部分溶解后繼續(xù)在攬拌條件下加入一 定量的4，4 '-連化晚，使得最終溶液中各物質(zhì)的質(zhì)量之比為NKL-aspK此0)2 ·出0:4，4 '-連 化晚：甲醇:水=1:1.4: 21.7: 27.4。將該溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)蓋中密封，在150°C烘箱中晶 化2天。待反應(yīng)蓋冷卻至室溫后，通過過濾、洗涂和干燥等操作得到藍(lán)綠色[Ni2化-asp)2 (bpy)] · C出OH ·出0晶體粉末。
[0055] (3)磁性碳包覆納米材料的制備方法:將合成出的[化2化-aspMbpy)] · C出0H · 此0晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐 中部，然后通過抽真空除去管式爐的內(nèi)部空氣，用高純氮氣進(jìn)行置換，重復(fù)3次W保證充分 的無氧環(huán)境，氮氣的流速控制在每分鐘80ml，升溫速度為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后 在500°C條件下熱解5小時，得到磁性碳包覆納米材料。
[0056] (4)材料的表征：對[化2化-asp)2(bpy)] · C曲0H ·此0晶體粉末進(jìn)行X射線衍射表 征，對磁性碳包覆納米材料進(jìn)行透射電子顯微鏡表征和磁學(xué)性能表征。
[0化7] 實施例2:
[005引按實施例1中步驟(1)和(2)制備帆2化-asp)2(bpy)] · C出0H ·出0晶體粉末材料。 [0059] 將合成出的帆2(X-asp)2(bpy)] · CH30H ·出0晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存 在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內(nèi) 部空氣，用高純氮氣進(jìn)行置換，重復(fù)3次W保證充分的無氧環(huán)境，氮氣的流速控制在每分鐘 80ml，升溫速度為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后在600°C條件下熱解5小時，得到磁性碳 包覆納米材料。
[0060] 對制備出的磁性碳包覆納米材料進(jìn)行透射電子顯微鏡表征和磁學(xué)性能表征。
[0061] 實施例3:
[00創(chuàng)按實施例1中步驟(1)和(2)制備帆2化-asp)2(bpy)] · C出0H ·出0晶體粉末材料。
[0063] 將合成出的帆2(X-asp)2(bpy)] · OfeOH ·出0晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存 在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內(nèi) 部空氣，用高純氮氣進(jìn)行置換，重復(fù)3次W保證充分的無氧環(huán)境，氮氣的流速控制在每分鐘 80ml，升溫速度為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后在700°C條件下熱解5小時，得到磁性碳 包覆納米材料。
[0064] 對制備出的磁性碳包覆納米材料進(jìn)行透射電子顯微鏡表征和磁學(xué)性能表征。
[00化]實施例4:
[0066] 按實施例1中步驟(1)和(2)制備帆2化-asp)2(bpy)] · C出0H ·出0晶體粉末材料。
[0067] 將合成出的帆2(X-asp)2(bpy)] · OfeOH ·出0晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存 在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內(nèi) 部空氣，用高純氮氣進(jìn)行置換，重復(fù)3次W保證充分的無氧環(huán)境，氮氣的流速控制在每分鐘 80ml，升溫速度為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后在800°C條件下熱解5小時，得到磁性碳 包覆納米材料。
[0068] 對制備出的磁性碳包覆納米材料進(jìn)行透射電子顯微鏡表征和磁學(xué)性能表征。
[0069] 實施例5
[0070] 按實施例1中步驟(1)和(2)制備[Ni2化-asp)2(bpy)] · C出0H ·出0晶體粉末材料。 [007?]將合成出的帆2(X-asp)2(bpy)] · OfeOH ·出0晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存 在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內(nèi) 部空氣，用高純氮氣進(jìn)行置換，重復(fù)3次W保證充分的無氧環(huán)境，氮氣的流速控制在每分鐘 80ml，升溫速度為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后升溫至500°C，隨后停止加熱，得到磁性 碳包覆納米材料。
[0072] 對制備出的磁性碳包覆納米材料進(jìn)行透射電子顯微鏡表征和磁學(xué)性能表征。
[0073] 實施例6:
[0074] 按實施例1中步驟(1)和(2)制備[Ni2化-asp)2(bpy)] · C出0H ·出0晶體粉末材料。 [00對將合成出的帆2(X-asp)2(bpy)] · OfeOH ·出0晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存 在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內(nèi) 部空氣，用高純氮氣進(jìn)行置換，重復(fù)3次W保證充分的無氧環(huán)境，氮氣的流速控制在每分鐘 80ml，升溫速度為每秒10°C，先在150°C停留2小時，后升溫至500°C，隨后停止加熱，得到磁 性碳包覆納米材料。
[0076] 對制備出的磁性碳包覆納米材料進(jìn)行透射電子顯微鏡表征和磁學(xué)性能表征。
[0077] 實施例7:
[007引按實施例1中步驟(1)和(2)制備[Ni2化-asp)2(bpy)] · C出0H ·出0晶體粉末材料。 [0079]將合成出的帆2(X-asp)2(bpy)] · OfeOH ·出0晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存 在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內(nèi) 部空氣，用高純氮氣進(jìn)行置換，重復(fù)3次W保證充分的無氧環(huán)境，氮氣的流速控制在每分鐘 80ml，升溫速度為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后在llOCrC條件下熱解5小時，得到磁性 碳包覆納米材料。
[0080]對制備出的磁性碳包覆納米材料進(jìn)行透射電子顯微鏡表征和磁學(xué)性能表征。
[00川從圖1中可W看出，實施例1中合成的[化2化-asp)2(bpy)] · C曲0H ·此0晶體粉末 在7.96°附近出現(xiàn)特征峰W及10°之后出現(xiàn)的一系列特征峰都與模擬的X-射線衍射譜圖（模 擬軟件:mate;rials studio 4.0)完全吻合，沒有任何雜質(zhì)峰的出現(xiàn)，說明合成的[Ni2(；L- asp)2(bpy)] · C出OH ·出0晶體粉末是純相，衍射峰的高強(qiáng)度也證明了晶體粉末的結(jié)晶程度 很高。
[0082] 從圖2中可W看出，實施例1~7中制備出的碳包覆納米材料的X-射線衍射在30°之 后的明顯可見的5個特征峰依次對應(yīng)于金屬儀的（111)、（200)、（220)、（311)、（222)晶面，證 明碳包覆的金屬中屯、為儀單質(zhì)。26°左右的衍射峰歸屬于石墨碳的（002)晶面，證明生成的 碳材料具有一定的石墨化程度?？傮w上可W得到，隨著溫度的升高，石墨碳和金屬儀的衍射 峰強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，晶化程度也相應(yīng)增加。另外，也證明即使缺失了熱解溫度的平臺，同樣也 可制備出結(jié)構(gòu)類似的碳包覆納米材料。
[0083] 從圖3中可W看出，實施例1~7中合成的碳包覆納米材料，是由大量尺寸均勻的納 米小球（10~20nm)所組成，該納米小球具有核-殼結(jié)構(gòu)，外部殼為石墨化的碳層，其內(nèi)部的 核為金屬儀單質(zhì)。隨著熱解溫度的升高，碳層的石墨化程度和金屬核的晶化程度都逐漸升 高。也能看到同樣溫度下，即使沒有熱解的溫度平臺同樣可W生成類似結(jié)構(gòu)。運(yùn)種微觀結(jié)構(gòu) 保證了該類碳包覆納米材料具有很好的鐵磁性，同時碳層的保護(hù)作用阻礙了顆粒間的相互 團(tuán)聚，分散性極好。
[0084] 從圖4中可W看出，實施例3中制備出的碳包覆納米材料在水中的分散程度較其它 碳材料好很多，在磁鐵的作用下能夠在很短的時間內(nèi)迅速聚集，響應(yīng)時間短。移去磁鐵后可 W達(dá)到和之前一樣的在水中的分散效果，再次證明該類核-殼材料的優(yōu)勢。
[0085] 從圖5中可W看出，實施例1~7中合成的碳包覆納米材料都具有非常典型的鐵磁 性磁滯回線和較高的飽和磁化強(qiáng)度，隨著合成溫度的提高，飽和磁化強(qiáng)度有增加的趨勢，剩 余磁化強(qiáng)度和矯頑力均有降低的趨勢，逐漸向順磁性接近。結(jié)果證明是一類非常有潛力的 生物磁性納米材料。
[0086] 對本發(fā)明中所公開的實施方式的描述并非為了限制本發(fā)明的范圍，而是用于描述 本發(fā)明。相應(yīng)地，本發(fā)明的范圍不受W上實施方式的限制，而是由權(quán)利要求或其等同物進(jìn)行 限定。
【主權(quán)項】
1. 一種磁性碳包覆納米材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法為采用包括金 屬-有機(jī)骨架的化合物，在惰性保護(hù)氣氛下高溫?zé)峤獾玫健?. 權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的金屬-有機(jī)骨架的化合物為，金屬化 合物和有機(jī)物形成的二維層狀化合物，并通過有機(jī)配體柱撐作用搭建的Ξ維骨架結(jié)構(gòu)。3. 權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的金屬-有機(jī)骨架化合物為[化2化- asp)2(bpy)] · C曲0H ·此0,是由堿式碳酸儀和天冬氨酸kasp形成的二維層狀化合物通過 有機(jī)配體4，4 連化晚的柱撐作用搭建的Ξ維骨架結(jié)構(gòu)。4. 權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的Ξ維骨架結(jié)構(gòu)的孔道大小為 4.7x3.8A<,5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的磁性碳包覆納米材料的制備方法，其特征在于，所述 的制備方法包括W下步驟： (1) Nia-aspKH2〇)2 ·此0的制備：將NiC〇3 · 2Ni(0H)2 ·址2〇a-asp和此0按質(zhì)量比 1: 0.5~3:100~400混合，并保持在70~100°C條件下加熱攬拌0.5~4小時，至大部分粉末溶 于水中后停止加熱和攬拌;過濾法除去溶液中的不溶物質(zhì)得到澄清溶液，并放入60~120°C 烘箱中靜置0.5~2天，待溶劑水揮發(fā)完全后即得到綠色NKL-aspK此0)2 ·出0晶體，收集備 用； (2) [Ni2化-aspMbpy)] · C曲0H ·出0晶體材料的制備：將步驟（1)中制備好的NKL- aspK 此0)2 · 此0加入到甲醇和水的混合溶液中，部分溶解后繼續(xù)在攬拌條件下加入4,4'- 連化晚，使得最終溶液中各物質(zhì)的質(zhì)量之比為NKL-asp K出0)2 ·此0:4，4 ' -連化晚：甲醇： 水=1:0.5~10:1~80:1~80;將該溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)蓋中密封，在80~180°C烘箱中晶 化1~4天；待反應(yīng)蓋冷卻至室溫后，通過過濾、洗涂和干燥得到藍(lán)綠色[Ni2化-asp)2 (bpy)] · C出OH ·出0晶體粉末； (3) 磁性碳包覆納米材料的制備方法:將步驟(2)得到的陽i2化-asp)2(bpy)] · C曲0H · 出0晶體粉末研磨至無較大顆粒存在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部， 然后通過抽真空除去管式爐的內(nèi)部空氣，用高純氮氣進(jìn)行置換，重復(fù)2~5次，再在400~ 1200°C條件下熱解2~8小時。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁性碳包覆納米材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3) 中由室溫到熱解升溫方式為程序升溫，升溫速度為每秒2~10°C。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁性碳包覆納米材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3) 升溫過程中[Ni2化-aspMbpy)] · C曲0H ·此0晶體粉末在100~200°C停留0.5~4小時，W 除去晶體表面和孔道內(nèi)殘留的溶劑分子。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁性碳包覆納米材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3) 中氮氣的流速通過浮子流量計進(jìn)行控制，流速為每分鐘20~120ml。9. 權(quán)利要求1-8任一項方法所得到的磁性碳包覆納米材料，其特征在于，所述的磁性碳 包覆納米材料為核殼結(jié)構(gòu)，外部殼為具有一定石墨化程度的碳層，內(nèi)部的核為金屬儀單質(zhì)。10. 權(quán)利要求9所述的材料，其特征在于，所述的磁性碳包覆納米材料尺寸為10~20nm。
【文檔編號】H01F1/00GK105965009SQ201610326121
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】范黎黎, 康子曦, 王榮明, 孫道峰
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)