CN100410264C - 一种二茂铁纳米材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种二茂铁纳米材料的制备方法。具体步骤为：将块体二茂铁或其衍生物完全溶解于无水乙醇中，二茂铁或其衍生物在无水乙醇中加入量为0.004g/ml-0.008g/ml；然后以一定速度将蒸馏水滴入到二茂铁乙醇溶液中，滴加完毕，超声处理20-40分钟，最后将所得溶液离心分离得到沉淀产物，洗涤，自然干燥，得到所需产品，其为球形颗粒，粒径为40-110nm。本发明操作简单，易控制，而且产物处理方便简捷，易于工业化。在制备时只使用了如乙醇等这样的有机溶剂，免去环境污染的担心。所得产物分布均匀，不易团聚，纯度高，对工业应用来说很有价值，并期望能推广到大规模工业应用。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种二茂铁纳米材料的制备方法。
背景技术
有机金属化学是一门历史悠久而又年轻的学科，是当代化学的前沿领域之一，它的发展也最为活跃、最为迅速和最富生命力。自从二茂铁发现以来，其分子结构以及突出的芳香特点，激发了化学科学工作者的极大兴趣。此后，对二茂铁及其衍生物的合成、性质与结构的研究工作十分活跃，数十年长盛不衰，二茂铁衍生物新物种层出不穷，开辟了有机金属化学的新领域，合成的衍生物主要包括单、多核二茂铁配合物、二茂铁基聚合物、二茂铁分子树络合物、手性二茂铁配合物、二茂铁簇状衍生物等。
二茂铁及其衍生物具有亲油性、氧化还原可逆性、芳香性、低毒性、疏水性等特点，使得它们具有十分广泛的应用。二茂铁有消烟助燃作用，作为燃料的烟剂或燃速调节剂。二茂铁掺入高分子材料中起消烟作用，以高分子聚合物废料作燃料，添加二茂铁可降烟数倍。同时二茂铁有很高的对映选择性，在不对称有机合成催化，羟醛缩合，不对称交联偶合，烯烃常压氢化，在烃类裂解制造碳纤时，二茂铁能起催化作用，改进碳纤维质量并提高产量。在生物医学方面，二茂铁及其衍生物可用于合成的D-丙氨酸、谷胱甘肽、二茂铁青霉素、二茂铁头孢霉素、抗癌药二茂铁铂配合物的合成，还可用作补血剂治疗缺铁性贫血症等。用二茂铁的已烯基衍生物制造的含金属高聚物可作为航天飞船的外层涂料、作为有助于植物吸收的铁肥，增加作物铁含量，还可作杀虫、杀菌剂的合成、研磨材料的添加剂等。二茂铁及其衍生物是一类富电子体系，其修饰电极的特征是膜中有氧化还原中心，在电位扫描过程中能发生氧化或还原反应，还能对反应物活化或促进电子的转移速率，应用于化学修饰电极研究，使催化剂附着在电极表面，提高催化剂的表面浓度和稳定性，因而提高催化效率和可用性。通过共价键和半导体电极结合做成修饰电极，可抑制腐蚀发生；同时在电化学合成、能量转换和储存及电化学装置方面也有应用。二茂铁及其衍生物具有非常好的电化学活性和电催化功能，二茂铁及其衍生物修饰电极在电分析、电催化和生物传感器等方面也具有重要的意义。
为获取性能优异的有机金属化合物的性质，人们在制备技术和制备方法上不断地尝试、改进，取得不少进展。但至今为止，没有关于制备二茂铁及其衍生物等有机金属纳米材料的报道。
发明内容
本发明的目的是提出一种操作简单、条件易控、环境污染小，特别适合于大规模工业应用的二茂铁纳米材料的制备方法。
本发明提出的一种二茂铁纳米材料的制备方法，其具体步骤如下：
(1)将块体二茂铁完全溶解于无水乙醇中，二茂铁在无水乙醇中加入量为0.004g/ml-0.008g/ml；
(2)以15-30mL/min的速度将蒸馏水滴入到步骤(1)中所得的溶液中，滴加完毕，超声处理20-40分钟，蒸馏水与步骤(1)中所得的溶液的体积比为5∶1-7∶1；
(3)将步骤(2)中所得溶液以1500-3000转/分钟的转速离心分离15-25分钟，得到沉淀产物，洗涤，自然干燥，得到所需产品，其为球形颗粒，粒径为40-110nm。
本发明中，步骤(3)中所述洗涤采用蒸馏水洗涤，洗涤次数为3-6次。
本发明所得产品可以分别用XRD和TEM对其结构和形貌进行表征，结果表明，该产物纯净，形貌为规则球形，粒径在纳米尺寸。
本发明利用超声波的空化作用，使其能够产生一系列次级效应，如化学效应，分散作用和乳化作用等，能使晶体成核的速率较高，而晶体长大的速率相对较小，有利于产生纳米材料。同时选择合适的溶剂，采用溶剂替换的方法，在超声波条件下，使非水溶性有机金属纳米晶体成核的速率较高，而晶体长大的速率相对较小，从而得到纳米材料。
本发明具有以下优点：
1、由于本发明只需要简单的实验设备就能进行制备，因此操作简单易控制，而且产物处理方便简捷，易于工业化。
2、本发明在制备时只使用了如乙醇等这样的有机溶剂，免去环境污染的担心。
3、利用本发明制备时，可容易制得到纳米球产物，产物分布均匀，不易团聚，纯度高，对工业应用来说很有价值，并期望能推广到大规模工业应用。
附图说明
图1为实施例1中的二茂铁纳米球TEM图。
图2为实施例1中的二茂铁纳米球XRD图。
图3为实施例1中的二茂铁纳米球与二茂铁块体的紫外可见光谱图。其中，(A)为二茂铁纳米球(A)紫外可见光谱图，(B)为二茂铁块体紫外可见光谱图。
具体实施方式
实施例1：
(1)将0.2g二茂铁完全溶解于50ml无水乙醇中；
(2)将300ml的蒸馏水以15mL/min的速度滴入到步骤(1)中所得溶液中，滴加完毕，在超声条件下，处理30分钟；
(3)将步骤(2)中所得溶液在2000转/分钟转速下，离心分离20分钟，得到沉淀产物，用蒸馏水洗涤三次，自然晾干，即得所需产品。
将步骤(3)中所得产品分别用XRD和TEM对其结构和形貌进行表征(如图1、图2、图3所示)，结果表明产物纯净，形貌为规则球形，粒径在40-45nm。
实施例2：
(1)将0.3g二茂铁完全溶解于50ml无水乙醇中；
(2)将250ml的蒸馏水以25mL/min的速度滴入到步骤(1)中所得溶液中，滴加完毕，在超声条件下，处理35分钟；
(3)将步骤(2)中所得溶液在1500转/分钟转速下，离心分离25分钟，得到沉淀产物，用蒸馏水洗涤4次，自然晾干，即得所需产品。
将步骤(3)中所得产品分别用XRD和TEM对产物的结构和形貌进行表征，其结果同实施例1一样，表明该产物纯净，形貌为规则球形，粒径在60-65nm。
实施例3：
(1)将0.4g二茂铁完全溶解于50ml无水乙醇中；
(2)将350ml的蒸馏水以25mL/min的速度滴入到步骤(1)中所得溶液中，滴加完毕，在超声条件下，处理35分钟；
(3)将步骤(2)中所得溶液在1800转/分钟转速下，离心分离22分钟，得到沉淀产物，用蒸馏水洗涤3-5次，自然晾干，即得所需产品。
将步骤(3)中所得产品分别用XRD和TEM对产物的结构和形貌进行了表征，其结果同实施例1一样，结果表明产物纯净，形貌为规则球形，粒径在70-80nm。
实施例4：
(1)将0.3g 1，1’-双苯甲酰基二茂铁完全溶解于50ml无水乙醇中；
(2)将250ml的蒸馏水以15mL/min的速度滴入到步骤(1)中所得溶液中，滴加完毕，在超声条件下，处理25分钟；
(3)将步骤(2)中所得溶液在1500转/分钟转速下，离心分离25分钟，得到沉淀产物，用蒸馏水洗涤5次，自然晾干，即得所需产品。
将步骤(3)中所得产品分别用XRD和TEM对产物的结构和形貌进行表征，结果表明该产物纯净，形貌为规则球形，粒径在80-90nm。
实施例5：
(1)将0.16g 1，1’-双苯甲酰基二茂铁完全溶解于40ml无水乙醇中；
(2)将250ml的蒸馏水以25mL/min的速度滴入到步骤(1)中所得溶液中，滴加完毕，在超声条件下，处理15分钟；
(3)将步骤(2)中所得溶液在1500转/分钟转速下，离心分离15分钟，得到沉淀产物，用蒸馏水洗涤3次，自然晾干，即得所需产品。
将步骤(3)中所得产品分别用XRD和TEM对产物的结构和形貌进行表征，结果表明该产物纯净，形貌为规则球形，粒径在90-100nm。
实施例6：
(1)将0.3g二茂铁基丁酸完全溶解于50ml无水乙醇中；
(2)将300ml的蒸馏水以20mL/min的速度滴入到步骤(1)中所得溶液中，滴加完毕，在超声条件下，处理25分钟；
(3)将步骤(2)中所得溶液在2500转/分钟转速下，离心分离22分钟，得到沉淀产物，用蒸馏水洗涤3次，自然晾干，即得所需产品。
将步骤(3)中所得产品分别用XRD和TEM对产物的结构和形貌进行表征，结果表明该产物纯净，形貌为规则球形，粒径在90-95nm。
实施例7：
(1)将0.2g二茂铁基丁酸完全溶解于50ml无水乙醇中；
(2)将250ml的蒸馏水以25mL/min的速度滴入到步骤(1)中所得溶液中，滴加完毕，在超声条件下，处理15分钟；
(3)将步骤(2)中所得溶液在1500转/分钟转速下，离心分离15分钟，得到沉淀产物，用蒸馏水洗涤3次，自然晾干，即得所需产品。
将步骤(3)中所得产品分别用XRD和TEM对产物的结构和形貌进行表征，结果表明该产物纯净，形貌为规则球形，粒径在95-105nm。
实施例8：
(1)将0.3g苯甲酰基二茂铁完全溶解于50ml无水乙醇中；
(2)将300ml的蒸馏水以25mL/min的速度滴入到步骤(1)中所得溶液中，滴加完毕，在超声条件下，处理15分钟；
(3)将步骤(2)中所得溶液在1800转/分钟转速下，离心分离20分钟，得到沉淀产物，用蒸馏水洗涤3次，自然晾干，即得所需产品。
将步骤(3)中所得产品分别用XRD和TEM对产物的结构和形貌进行表征，结果表明该产物纯净，形貌为规则球形，粒径在80-85nm。
实施例9：
(1)将0.4g苯甲酰基二茂铁完全溶解于50ml无水乙醇中；
(2)将350ml的蒸馏水以20mL/min的速度滴入到步骤(1)中所得溶液中，滴加完毕，在超声条件下，处理35分钟；
(3)将步骤(2)中所得溶液在3000转/分钟转速下，离心分离15分钟，得到沉淀产物，用蒸馏水洗涤3次，自然晾干，即得所需产品。
将步骤(3)中所得产品分别用XRD和TEM对产物的结构和形貌进行表征，结果表明该产物纯净，形貌为规则球形，粒径在75-85nm。
Claims (2)
1. 一种二茂铁纳米材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)将块体二茂铁完全溶解于无水乙醇中，二茂铁在无水乙醇中加入量为0.004g/ml-0.008g/ml；
(2)以15-30mL/min的速度将蒸馏水滴入到步骤(1)中所得的溶液中，滴加完毕，超声处理20-40分钟，蒸馏水与步骤(1)中所得的溶液的体积比为5∶1-7∶1；
(3)将步骤(2)中所得溶液以1500-3000转/分钟的转速离心分离15-25分钟，得到沉淀产物，洗涤，自然干燥，得到所需产品，其为球形颗粒，粒径为40-110nm。
2. 根据权利要求1所述的二茂铁纳米材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述洗涤采用蒸馏水洗涤，洗涤次数为3-6次。
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