二茂鐵前驅(qū)體法合成磁性復(fù)合納米材料及其性能研究.pdf

1、在眾多的磁性材料中，四氧化三鐵(Fe3O4)納米材料具有高比表面積、高飽和磁化率、環(huán)境友好、化學(xué)穩(wěn)定性強、低毒性等優(yōu)點，在不同領(lǐng)域中均展現(xiàn)了應(yīng)用前景。將納米Fe3O4和其他功能材料有機結(jié)合，發(fā)展多功能納米材料，是當前的研究趨勢。目前，復(fù)合材料的制備主要是采用分步合成，然后組裝的方式來獲得，周期和成本均較長，且材料結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)固。發(fā)展簡便的化學(xué)合成路徑，制備穩(wěn)定的、具有核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米顆粒是當前研究的迫切需要。二茂鐵是一種常用的無機試劑，

2、其在溶劑熱條件下容易產(chǎn)生穩(wěn)定的Fe3O4和C的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。利用二茂鐵的這種特性，本論文致力于使用其做前驅(qū)體來制備穩(wěn)定的核殼多功能納米材料，并系統(tǒng)研究材料的各種性能。主要研究內(nèi)容總結(jié)如下:
　　首先，開發(fā)了一種簡單的制備具有“核-殼-殼”結(jié)構(gòu)的Fe3O4@C@CdS復(fù)合光催化劑的方法。我們通過一步溶劑熱碳化二茂鐵得到了尺寸均一核殼Fe3O4@C納米顆粒。這些Fe3O4@C納米顆粒不僅作為磁性核，亦可利用C殼層充分吸附Cd2+離子，

3、在微波輻射下作為模板來沉積生成CdS納米晶。得到的Fe3O4@C@CdS復(fù)合納米顆粒具形貌規(guī)則、尺寸均一、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點。在光降解有機染料的實驗中，材料展現(xiàn)出了良好的光催化活性以及可循環(huán)利用性。
　　其次，發(fā)展了一種以Fe3O4@C空球為模板原位合成ZnFe2O4@C@ZnO空球納米顆粒的方法。通過利用SiO2納米球為模板溶劑熱碳化二茂鐵，得到了均勻的SiO2@Fe3O4@C納米顆粒，并在熱堿刻蝕下得到了Fe3O4@C空球。利用鋅

4、源和Fe3O4的緩慢反應(yīng)及碳層的吸附作用，獲得了ZnFe2O4@C空球并在其上附著ZnO顆粒，從而形成了磁性半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，且復(fù)合材料的成份可控。所制備的ZnFe2O4@C@ZnO空球，具有尺寸均一、形狀規(guī)則、分散性好及磁性強等特點。同時，研究了材料在光催化降解染料的性能及其在葡萄糖檢測上的應(yīng)用。
　　最后，制備了一種新穎的、具有yolk-shell結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換/碳/四氧化三鐵復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。通過利用NaYF4@SiO2為模板并碳化二

5、茂鐵，得到了三殼層的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。通過刻蝕SiO2，可使材料的上轉(zhuǎn)換熒光性能得到了顯著提高，并獲得yolk-shell結(jié)構(gòu)的NaYF4@Fe3O4@C納米顆粒。由于顆粒的空隙可裝載熒光試劑，且能和上轉(zhuǎn)換顆粒發(fā)生能量傳遞，我們成功將該顆粒用于重金屬離子的檢測中。通過使用鄰2-(2-羥基-5-磺基苯偶氮)亞芐基肼基苯甲酸單鈉鹽(以下簡稱ZMSS)，顆粒在檢測Cu2+離子上表現(xiàn)出較高的靈敏度和特異性，且可利用材料的磁性進行金屬離子的提取及分離