Page 59 - 《精细化工》2020年第4期

第 4 期 韩金玲，等: 高吸附性能介孔磁性复合碳球的制备 ·693·

2.2 Fe 3 O 4 @C-M 的表征 C-M 具有明显的核壳结构，而且核壳之间有部分空
在上述优化条件 V(乙醇)∶V(水)=3∶4、CTAB 腔，属于蛋黄-蛋壳型复合结构，核芯 Fe 3 O 4 被完全
0.6 g、TEOS 4 mL、水热温度为 100 ℃下，制备得 包裹在碳层内。核壳之间空腔结构产生的原因：一是
到 Fe 3 O 4 @C-M，分别采用 TEM、XRD、XPS、BET、 TEOS 水解速度较快，在 Fe 3 O 4 表面水解产生了二氧
TGA、VSM 检测方法对 Fe 3O 4@C-M 的形貌结构、表 化硅，去硅后产生了部分空隙；二是经碳化处理，壳
面孔隙和磁强度等进行分析。 层和核芯有部分收缩现象。Fe 3 O 4 @C-M 的平均粒径
2.2.1 结构表征 约 3 m，其中磁核约 0.9~1.1 m，碳层厚度约为
图6 a为自制Fe 3O 4 的TEM图，图6 b、c为Fe 3O 4@ 0.6 m，在更高放大倍数下可以看出碳层结构稀疏，
C-M 在不同放大倍数下的 TEM 图。可以看出，Fe 3 O 4 @ 有丰富的孔道结构，且多为无序的孔隙结构。

图 6 Fe 3 O 4 (a)和 Fe 3 O 4 @C-M(b、c)的 TEM 图
Fig. 6 TEM images of Fe 3 O 4 (a) and Fe 3 O 4 @C-M(b, c)

2.2.2 XRD 分析 下制备出了无定型碳包覆 Fe 3 O 4 的磁性复合材料。
图 7 是 Fe 3 O 4 @C-M、Fe 3 O 4 @RF/SiO 2 的 XRD 2.2.3 XPS 分析
谱图和 Fe 3 O 4 标准卡片（magnetite，PDF#89-4319）。 图 8a 是 Fe 3 O 4 @C-M 的 XPS 谱图，进一步分析
可以看出，Fe 3 O 4 @C-M、Fe 3 O 4 @RF/SiO 2 在 2θ 为 样品的表面化学组成成分和化学价。由图可知，该样
30.06°、35.47°、43.02°、53.51°、57.08°、62.63°处 品包含着 C、O、Fe 3 种元素，其中 284.8 和 532.7 eV
均出现衍射峰，分别对应于 Fe 3 O 4 标准卡片的（220）、 所在的峰分别对应 C 1s 和 O 1s [14] ，Fe 2p 峰强度较
（311）、（400）、（422）、（511）、（440）晶面，说明 弱，根据峰面积计算各元素的含量分别是 93.64%、
5.85%和 0.51%，这说明 Fe 3 O 4 @C-M 表面几乎不含
复合物中存在立方晶型的 Fe 3 O 4 。Fe 3 O 4 @RF/SiO 2
谱图在 20°~30°内的宽峰对应于非晶态的 SiO 2，经碳 有 Fe 3 O 4 ，间接证明了 Fe 3 O 4 成功被碳层包覆了。图
化、刻蚀后，该衍射峰消失，说明 SiO 2 已被去除，且 8b 是 Fe 3 O 4 @C-M 在 Fe 2p 区域的高分辨谱图，其
经碳化、刻蚀过程后，相应衍射峰位置无偏移，且没 中 711.4 和 724.4 eV 处的两个峰分别对应于 γ-Fe 2 O 3
有产生新的衍射峰，说明在 Fe 3 O 4 组成未改变的前提 或 Fe 3 O 4 中的 Fe 2p 3/2 和 Fe 2p 1/2 [15] ，区分 γ-Fe 2 O 3 或
Fe 3 O 4 的特征是 718.8~729.5 eV 结合能处是否存在
卫星峰 [16] ， 图 中没有 明 显的卫 星 峰，说 明
Fe 3 O 4 @C-M 中只有单一的 Fe 3 O 4 相。

图 7 Fe 3 O 4 @C-M、Fe 3 O 4 @RF/SiO 2 的 XRD 谱图和 Fe 3 O 4
标准卡片
Fig. 7 XRD patterns of Fe 3 O 4 @C-M, Fe 3 O 4 @RF/SiO 2 and
Fe 3 O 4 standard card