碳包覆磁性納米顆粒的宏量製備技術
一👨🏽🏫、項目簡介
碳包覆磁性納米顆粒是將碳材料與磁性材料在納米尺度上進行結合♙。這種復合材料發揮了內外兩種材料的協同效能👈🏽🥚，不僅擁有碳材料良好的導電性、化學穩定性、生物相容性🧑🏻🦼➡️，也同時具有磁性納米顆粒自身的電學、光學、磁學等性能👕。圍繞新型碳材料研究與應用為背景🧗，一直致力於開發合成微納米碳材料的新途徑💏🏃🏻♀️➡️。首次通過二茂鐵與氯化銨在空氣中低溫反應（200°C）合成出非晶態碳納米管，該方法突破了在保護氣氛下合成碳材料的常規思想，首次在低溫空氣反應環境中通過氧化作用合成碳材料，並且具有成本低、易操作↕️🪴、反應時間短、無汙染等特點，因此具有重要的科學意義和工程應用價值🌭，而且這種低溫製備方法在新型碳材料領域具有很強的擴展性，在此實驗的基礎上🎇✊，將這個反應移入到多元醇中進行，發現可以在空氣氣氛中成功合成形態均勻，具有高比表面積的納米碳顆粒。
二🧙♂️、技術創新點
1.根據多年實驗積累，提出一種二茂鐵親電氧化反應低溫合成碳材料的新原理。該原理突破了需要惰性氣氛保護合成碳材料的常規思想，建立了一種氧化合成碳材料的新概念；
2.本項目不僅是製備碳材料，而是提出一種低溫一步原位合成核殼結構碳包覆納米顆粒的普適性方法。通過二茂鐵、親電試劑、氧化劑的選擇與工藝控製，製備的內核可以為不同種類的磁性納米顆粒，外殼為易石墨化碳，產物形態均勻，副產物少。初步提出了二茂鐵中配位體與金屬原子的π鍵交互作用👩🏻🎤，促使脫氫炭化後的配位體自組裝有序排列🧑🏿🚒，低溫形成易石墨化碳的新機製🧑🏿；
3.碳包覆磁性納米顆粒（主要包括碳包覆Fe7S8，Fe3O4）的製備在密閉容器中進行，對反應氣氛沒有要求，反應溫度僅為200oC左右，時間短，產率高，易於放大產量，可以說是目前製備碳包覆磁性納米顆粒的最簡單工藝之一。以碳包覆Fe7S8納米顆粒為例，實驗室單次產量已達100克以上，作為鋰離子電池負極材料🐷，在電流為2200mA/g，50周循環後容量仍保持為539mAh/g，具有一定的實用價值🏋🏼🧑🏻🎄，已申請發明專利。
三👏、專利發明
1. 一種碳包覆磁性納米球形鐵硫化物的製備方法🐡，
專利號：ZL 201210163390.5 （授權）
2. 一種碳包覆不同種類納米顆粒的低溫氧化製備方法▶️，
申請號： 201410031492.0 （公開）
3. 一種大比表面積納米碳的製備方法，
專利號：ZL 200910196062.3（授權）
四、應用領域
碳包覆磁性納米顆粒的這種產品➡️，屬於納米新材料領域，相對於傳統的微米材料，其性能更加優越🍒，是一種高端產品。在鋰離子電池、環境凈化、磁流體🪘、磁共振成像🤵🏼♂️、電磁屏蔽、磁記錄材料、催化劑和生物醫學等領域有著廣闊的應用前景🧑🏼🔬。但目前為止，國際國內都沒有此類產品的供應商🖕🏽，所以本產品的開發具有重要的商業價值👩🦯➡️。