一种超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法转让专利
申请号 : CN200910015366.5
文献号 : CN101559984B
文献日 : 2010-09-01
发明人 : 占金华 , 来永超 , 杨敏
申请人 : 山东大学
摘要 :
本发明涉及一种超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，属于无机纳米材料制备领域。本发明利用无毒的甘油，精氨酸，水和三价铁作为原料合成出了高质量的超顺磁纳米四氧化三铁。本发明技术方案设计合理，操作简单，反应易控，重复性好、无污染、安全性好。所制得的四氧化三铁纳米粒子具有很高的磁饱和强度和极小矫顽力，能够方便的与抗体结合，是一种很好的超磁性纳米材料，可以被广泛的应用于生物医学领域。
权利要求 :
1.一种四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤如下：
1)称取0.1-1.0g三价铁盐和0.5-5.0g精氨酸溶于5-20mL水中，然后加入5-20mL乙二醇或甘油，超声或搅拌使其混合均匀；
2)将步骤(1)得到的均匀混合液置于内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，封闭反应釜，在150℃～250℃恒温条件下反应2～36h，反应完毕后，自然冷却至室温，将所得产物室温下水洗三次，然后离心分离或磁分离，把产物分散到极性溶剂中制成纳米四氧化三铁悬浮液。
2.如权利要求1所述的一种四氧化三铁纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的三价铁盐为氯化铁、硫酸铁、醋酸铁中的一种。
3.如权利要求1所述的一种四氧化三铁纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的恒温条件下反应是指将反应釜置于能精确控温的烘箱内。
说明书 :
一种超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，属于无机纳米材料制备领域。
背景技术
[0002] 四氧化三铁纳米粒子由于其优异的性质在磁流体、催化、靶向给药、固定化酶、核磁共振成像、数据存储、环境治理领域中得到广泛应用。在大多数生物医学应用中，直径位于10-20纳米尺寸范围的四氧化三铁纳米粒子表现出最好的性质，每个四氧化三铁纳米粒子成为一个单磁畴，在临界温度以上表现出超顺磁性。单个磁性粒子拥有非常大的固定磁矩，就像一个非常大的顺磁性原子，对外加磁场有着快速响应而且有可以忽略的顽磁(剩余磁性)和矫顽性(使磁化强度降到零所需要的外加磁场)(Angew.Chem.Int.Ed.2007，46，1222)。这些性质使超顺磁四氧化三铁纳米粒子可以避免在体内团聚的风险，从而在生物医学领域应用中有着非常明显的优势。
[0003] 现有四氧化三铁纳米粒子的合成方法中，共沉淀法、微乳液法、超声辐射法等方法合成的纳米粒子因为其非常差的分散性和结晶度而达不到生物医学应用的要求。高质量的超顺磁四氧化三铁纳米粒子的合成方法主要是高沸点有机溶剂里热分解铁的金属有机化合物，这种方法大多数用羰基铁([Fe(CO)5])，三乙酰丙酮铁([Fe-(acac)3])，铜铁试剂盐([Fe(Cup)3])和油酸铁等有机金属化合物来做铁源，这些铁的金属有机化合物和用到的高沸点有机溶剂有非常大的毒性并且非常昂贵，而且产物未经表面改性前只能分散到非极性溶剂中，不适合用于生物医学领域。因此我们选用无毒的甘油，精氨酸，水和三价铁盐作为原料合成了高质量的超顺磁纳米四氧化三铁，并能方便的与生物大分子结合。
发明内容
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法。
[0005] 一种超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤如下：
[0006] 1)称取0.1-1.0g无水三价铁盐和0.5-5.0g精氨酸溶于5-20mL水中，然后加入5-20mL多元醇，超声或搅拌使其混合均匀；
[0007] 2)将步骤(1)得到的均匀混合液置于内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，封闭反应釜，在150℃～250℃恒温条件下反应2～36h，反应完毕后，自然冷却至室温，将所得产物室温下水洗三次，然后离心分离或磁分离，把产物分散到极性溶剂中制成纳米四氧化三铁悬浮液。
[0008] 所述的三价铁盐为氯化铁、硫酸铁、醋酸铁中的一种。
[0009] 所述的多元醇为乙二醇、甘油中的一种。
[0010] 所述步骤2)中的恒温条件下反应是指将反应釜置于能精确控温的烘箱内。
[0011] 产物的物相通过X光衍射谱(XRD)测试，采用BrukerD8X-射线衍射仪以Cu-Kα射线(波长λ＝1.54178 )为衍射光源对产物作X光衍射分析。
[0012] 产物的形貌通过透射电子显微镜照片(TEM)显示，采用Hitachi model H-700透射电镜，加速电压为100kV。
[0013] 产物的磁性用MicroMag 2900磁性测试仪在室温下进行测试。
[0014] 本发明利用无毒的原料合成高质量的超顺磁四氧化三铁纳米粒子，且设计合理，操作简单，反应易控，重复性好、无污染、安全性好。所制得的四氧化三铁纳米粒子具有很高的磁饱和强度和极小矫顽力，能够方便的与抗体结合，是一种很好的超磁性纳米材料，可以广泛应用于生物医学领域。
附图说明
[0015] 图1是实施例1制备的四氧化三铁纳米粒子的X光衍射谱(XRD)。
[0016] 图2是实施例1制备的四氧化三铁纳米粒子的透射电子显微镜照片(TEM)。
[0017] 图3是实施例1制备的四氧化三铁纳米粒子室温下的磁滞回曲线。
具体实施方式
[0018] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0019] 以下实施例制备的超顺磁四氧化三铁纳米粒子的物相通过X光衍射谱(XRD)测试，采用BrukerD8X-射线衍射仪以Cu-Kα射线(波长λ＝1.54178 )为衍射光源对产物作X光衍射分析；产物的形貌通过透射电子显微镜照片(TEM)显示，采用Hitachi modelH-700透射电镜，加速电压为100kV；产物的磁性用MicroMag 2900磁性测试仪在室温下进行测试。
[0020] 实施例1：超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤如下：
[0021] 1)称取0.3g无水FeCl3和2.0g精氨酸溶于10mL水中，然后加入10mL甘油，超声使其混合均匀；
[0022] 2)将步骤(1)得到的均匀混合液置于内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，封闭反应釜，在200℃恒温条件下反应6h，反应完毕后，自然冷却至室温，将所得产物室温下水洗三次，然后磁分离，把产物分散到水中制成纳米四氧化三铁悬浮液。上述恒温条件下反应是指将反应釜置于能精确控温的烘箱内。
[0023] 图1为制备的四氧化三铁纳米粒子X光衍射谱。其中尖峰可以指标为反尖晶石型四氧化三铁的衍射峰，其晶格常数a＝8.389 非常接近于标准卡片(JCPDS卡片号no.19-0629)所报道的数值a＝8.396 相对较强的衍射峰表明所制备的四氧化三铁纳米粒子的结晶性较好。
[0024] 图2为制备的四氧化三铁纳米粒子TEM照片，从图中可以看出产物是由平均直径13纳米的均一纳米粒子组成。
[0025] 图3为制备的四氧化三铁纳米粒子的磁滞回曲线，从图中可以看出产物具有超顺磁性。
[0026] 实施例2：
[0027] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，在200℃恒温条件下反应2h。
[0028] 实施例3：
[0029] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，在200℃恒温条件下反应12h。
[0030] 实施例4：
[0031] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，在200℃恒温条件下反应36h。
[0032] 实施例5：
[0033] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，在250℃恒温条件下反应6h。
[0034] 实施例6：
[0035] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，在180℃恒温条件下反应6h。
[0036] 实施例7：
[0037] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，在150℃恒温条件下反应6h。
[0038] 实施例8：
[0039] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，在150℃恒温条件下反应36h。
[0040] 实施例9：
[0041] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，用0.1g无水FeCl3、0.5g精氨酸。
[0042] 实施例10：
[0043] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，用0.1g无水FeCl3、3.0g精氨酸。
[0044] 实施例11：
[0045] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，用0.5g FeCl3、5.0g精氨酸。
[0046] 实施例12：
[0047] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，用1.0g FeCl3、0.5g精氨酸。
[0048] 实施例13：
[0049] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，加入10mL甘油后，搅拌使其混合均匀。
[0050] 实施例14：
[0051] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，用5mL水和5mL甘油。
[0052] 实施例15：
[0053] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，用15mL水和5mL甘油。
[0054] 实施例16：
[0055] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，用5mL水和15mL甘油。
[0056] 实施例17：
[0057] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，用20mL水和20mL甘油。
[0058] 实施例18：
[0059] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实例1，不同之处是，用离心分离。
[0060] 实施例19：
[0061] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，用10mL乙二醇。
[0062] 实施例20：
[0063] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，用0.3g硫酸铁代替氯化铁。
[0064] 实施例21：
[0065] 超顺磁四氧化三铁纳米粒子的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，用0.3g醋酸铁。