核壳结构磁性纳米颗粒的制备方法

摘要

本发明属于磁性材料技术领域，特别涉及一种核壳结构磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：磁性Fe3O4颗粒的制备，Fe3O4包覆在聚合物表面的纳米颗粒的制备，以及SiO2壳层包裹处理。本发明同现有技术相比，不仅具有良好的分散性，并且粒径均一，而且通过控制不同的反应条件可以控制纳米颗粒的粒径，此方法方便可控，同时还可以调控磁性物质含量，并且通过对磁性纳米颗粒表面改性后，进行无机或有机化合物包裹，在工业和生物应用领域方面都具有广阔的前景。

权利要求

1.一种核壳结构磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，首先制备出磁性Fe3O4颗粒，并将其包裹于聚合物颗粒后，再将其包裹一层SiO2壳层，得到这种核壳结构的磁性纳米颗粒；具体工艺步骤如下： A）磁性Fe3O4颗粒的制备：称取一定量的Fe3O4加入到相对量的甲苯溶剂中，然后加入分散剂超声，随后放置于50℃至80℃油浴下进行反应，反应时间为30min，最后使用乙醇和蒸馏水反复洗涤，真空干燥，得到Fe3O4颗粒； B）Fe3O4包覆在聚合物表面的纳米颗粒的制备：称取一定量的聚合物，聚合物为乙烯醋酸乙烯酯或聚苯乙烯中的一种，将步骤A中得到的的Fe3O4颗粒加入其中，随后置于70-90℃油浴下进行高速搅拌，搅拌时间为30min，制成Fe3O4包覆在聚合物表面的纳米颗粒； C）SiO2壳层包裹处理：将步骤B中的纳米颗粒均匀置于分散剂溶液中，逐渐滴加氨水溶液调节pH值，随后在逐渐滴加正硅酸乙酯乙醇溶液，并均匀搅拌，最后将纳米颗粒置于

50-80℃油浴下进行加热反应，反应时间为5h，反应结束后将颗粒进行分离，并真空干燥，最终制得聚合物/Fe3O4/SiO2核壳结构的磁性颗粒。

2.根据权利要求1所述的核壳结构磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，Fe3O4颗粒的含量为3g，甲苯溶剂的含量为30mL；分散剂超声时间为10min；油浴温度为

80℃，油浴反应时间为30min；干燥温度为90℃，干燥时间为30min。

3.根据权利要求1所述的核壳结构磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，聚合物为乙烯醋酸乙烯酯或聚苯乙烯中的一种，含量为8g；油浴温度为80℃，搅拌时间为30min。

4.根据权利要求1所述的核壳结构磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，分散剂溶液为油酸溶液或氯化钠；正硅酸乙酯乙醇溶液的含量为30mL浓度为

0.1-3mol/L；溶液的pH值为10-12，油浴温度为50℃，加热反应时间为5h；干燥温度为

60℃，干燥时间为1h。

说明书

核壳结构磁性纳米颗粒的制备方法

[技术领域]

[0001] 本发明属于磁性材料技术领域，特别涉及一种核壳结构磁性纳米颗粒的制备方法。[背景技术]

[0002] 随着纳米技术的快速发展，纳米材料特别是磁性纳米颗粒在生物医学领域引起了人们极大的研究兴趣。磁性纳米颗粒具有纳米材料所特有的粒径小、比表面积大等优点，又具有磁响应性及超顺磁性。利用这些特性磁性纳米颗粒被应用于生物标记与分离、核磁共振成像、组织修复以及疾病诊断与治疗等方面。

[0003] 而将其负载在载体上后，形成载体微球，根据不同用途制成粒径不同的颗粒，又因为制备材料和方法的不同，表现出不同的物理性质，达到各种检测和分离目的，具有广泛的应用。

[0004] SiO2具有良好的化学稳定性、生物相容性和抗分解能力。在磁性纳米颗粒表面包覆一层SiO2层，可以屏蔽磁性粒子之间的偶极相互作用，阻止粒子团聚，同时可以提高磁性纳米粒子的化学稳定性、亲水性和生物相容性，降低其生物毒性。而且，由于SiO2表面的羟基，能够进一步进行表面功能化的修饰，设计出不同要求的磁性纳米颗粒产品。并且SiO2微球的制备技术已经相当成熟，为制备高质量的SiO2修饰的磁性微球技术提供了技术支持。

[0005] 这种磁性纳米颗粒在工业和生物领域应用前景十分广泛。共沉淀法是制备Fe3O4磁性纳米颗粒最简单的方法，但是共沉淀法制备的Fe3O4磁性纳米颗粒极易团聚，这严重限制了共沉淀法制备的Fe3O4磁性纳米颗粒在工业和生物领域中的应用。因此，需要改进工艺，制备出分散性好的Fe3O4颗粒，然后对Fe3O4磁性纳米颗粒表面进行有机和无机高分子修饰，提高Fe3O4磁性纳米颗粒的分散性、生物相容性，并赋予其新的功能，对Fe3O4磁性纳米颗粒的实际应用具有十分重要的理论意义和应用价值。[发明内容]

[0006] 本发明为了克服现有技术的不足，提供了一种制备方法简单、成本低廉、稳定性好，生物相容性好并且可以广泛应用的具有核壳结构的磁性纳米颗粒的制备方法。

[0007] 为了实现上述目的，本发明设计了一种核壳结构磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，首先制备出磁性Fe3O4颗粒，并将其包裹于聚合物颗粒后，再将其包裹一层SiO2壳层，得到这种核壳结构的磁性纳米颗粒；具体工艺步骤如下：

[0008] A、磁性Fe3O4颗粒的制备：称取一定量的Fe3O4加入到相对量的甲苯溶剂中，然后加入分散剂超声，随后放置于高温油浴下进行反应，最后使用乙醇和蒸馏水反复洗涤，真空干燥，得到Fe3O4颗粒；

[0009] B、Fe3O4包覆在聚合物表面的纳米颗粒的制备：称取一定量的聚合物，将步骤A中得到的Fe3O4颗粒加入其中，随后置于高温油浴下进行高速搅拌，制成Fe3O4包覆在聚合物表面的纳米颗粒；

[0010] C、SiO2壳层包裹处理：将步骤B中的纳米颗粒均匀置于分散剂溶液中，逐渐滴加氨水溶液调节PH值，随后在逐渐滴加正硅酸乙酯乙醇溶液，并均匀搅拌，最后将纳米颗粒置于高温油浴下进行加热反应，反应结束后将颗粒进行分离，并真空干燥，最终制得聚合物/Fe3O4/SiO2核壳结构的磁性颗粒。

[0011] 所述步骤A中，Fe3O4颗粒的含量为3g，甲苯溶剂的含量为30mL；分散剂超声时间为10min；油浴温度为50℃至80℃，油浴反应时间为30min；干燥温度为90℃，干燥时间为30min。

[0012] 所述步骤B中，聚合物为乙烯醋酸乙烯酯或聚苯乙烯中的一种，含量为8g；油浴温度为80℃，搅拌时间为30min。

[0013] 所述步骤C中，分散剂溶液为油酸溶液或氯化钠；正硅酸乙酯乙醇溶液的含量为30mL浓度为0.1-3mol/L；油浴温度为50-80℃，加热反应时间为5h；干燥温度为60℃，干燥时间为1h。

[0014] 本发明同现有技术相比，具备以下特点：

[0015] 1.本发明制备Fe3O4颗粒过程简单温和，具有良好的分散性，并且粒径均一。

[0016] 2.通过控制不同的反应条件可以控制纳米颗粒的粒径，此方法方便可控，同时还可以调控磁性物质含量。

[0017] 3.通过对磁性纳米颗粒表面改性后，进行无机或有机化合物包裹，在工业和生物应用领域方面都具有广阔的前景。[具体实施方式]

[0018] 下面结合实施例对本发明作进一步描述。

[0019] 实施例1：

[0020] A)磁性Fe3O4颗粒的制备：称取3g的Fe3O4加入到30mL甲苯中，加入分散剂超声10min后放置于80℃油浴下反应30min，而后使用乙醇和蒸馏水反复洗涤，于90℃真空烘箱下干燥30min，制得磁性Fe3O4颗粒。

[0021] B)Fe3O4包覆在EVA表面的纳米颗粒的制备：称取8g EVA颗粒，将步骤A中得到的Fe3O4颗粒加入其中，在80℃油浴条件下高速均匀搅拌30min，制成Fe3O4包覆在EVA表面的磁性纳米颗粒。

[0022] C)SiO2壳层包裹处理：将步骤B中的磁性纳米颗粒匀分散于80mL的油酸溶液中，逐渐滴加氨水溶液，调节溶液的pH值为10，再逐渐滴加30mL浓度为0.1mol/L的正硅酸乙酯乙醇溶液，均匀搅拌，随后置于50℃油浴加热5h，反应结束后，通过过滤、磁场的作用将颗粒进行分离，并于60℃真空干燥箱中下干燥1h，最终制得EVA/Fe3O4/SiO2核壳结构的磁性纳米颗粒。

[0023] 实施例2：

[0024] A)磁性Fe3O4颗粒的制备：称取3g的Fe3O4加入到30mL甲苯中，加入分散剂超声10min后放置于50℃油浴下反应30min，而后使用乙醇和蒸馏水反复洗涤，于90℃真空烘箱下干燥30min，制得磁性Fe3O4颗粒。

[0025] B)Fe3O4包覆在EVA表面的纳米颗粒的制备：称取8g EVA颗粒，将步骤A中得到的Fe3O4颗粒加入其中，在80℃油浴条件下高速均匀搅拌30min，制成Fe3O4包覆在EVA表面的磁性纳米颗粒。

[0026] C)SiO2壳层包裹处理：将步骤B中的磁性纳米颗粒匀分散于80mL的油酸溶液中，逐渐滴加氨水溶液，调节溶液的pH值为10，再逐渐滴加30mL浓度为0.1mol/L的正硅酸乙酯乙醇溶液，均匀搅拌，随后置于50℃油浴加热5h，反应结束后，通过过滤、磁场的作用将颗粒进行分离，并于60℃真空干燥箱中下干燥1h，最终制得EVA/Fe3O4/SiO2核壳结构的磁性纳米颗粒。

[0027] 实施例3：

[0028] A)磁性Fe3O4颗粒的制备：称取3g的Fe3O4加入到30mL甲苯中，加入分散剂超声10min后放置于50℃油浴下反应30min，而后使用乙醇和蒸馏水反复洗涤，于90℃真空烘箱下干燥30min，制得磁性Fe3O4颗粒。

[0029] B)Fe3O4包覆在聚苯乙烯表面的纳米颗粒的制备：称取8g聚苯乙烯颗粒，将步骤A中得到的Fe3O4颗粒加入其中，在80℃油浴条件下高速均匀搅拌30min，制成Fe3O4包覆在聚苯乙烯表面的磁性纳米颗粒。

[0030] C)SiO2壳层包裹处理：将步骤B中的磁性纳米颗粒均匀分散于80mL的油酸溶液中，逐渐滴加氨水溶液，调节溶液的pH值为10，再逐渐滴加30mL浓度为0.1mol/L的正硅酸乙酯乙醇溶液，均匀搅拌，随后置于50℃油浴加热5h，反应结束后，通过过滤、磁场的作用将颗粒进行分离，并于60℃真空干燥箱中下干燥1h，最终制得聚苯乙烯/Fe3O4/SiO2核壳结构的磁性纳米颗粒。

[0031] 实施例4：

[0032] A)磁性Fe3O4颗粒的制备：称取3g的Fe3O4加入到30mL甲苯中，加入分散剂超声10min后放置于50℃油浴下反应30min，而后使用乙醇和蒸馏水反复洗涤，于90℃真空烘箱下干燥30min，制得磁性Fe3O4颗粒。

[0033] B)Fe3O4包覆在聚苯乙烯表面的纳米颗粒的制备：称取8g EVA颗粒，将步骤A中得到的Fe3O4颗粒加入其中，在80℃油浴条件下高速均匀搅拌30min，制成Fe3O4包覆在EVA表面的磁性纳米颗粒。

[0034] C)SiO2壳层包裹处理：将步骤B中的磁性纳米颗粒匀分散于80mL的氯化钠溶液中，逐渐滴加氨水溶液，调节溶液的pH值为10，再逐渐滴加30mL浓度为0.1mol/L的正硅酸乙酯乙醇溶液，均匀搅拌，随后置于50℃油浴加热5h，反应结束后，通过过滤、磁场的作用将颗粒进行分离，并于60℃真空干燥箱中下干燥1h，最终制得EVA/Fe3O4/SiO2核壳结构的磁性纳米颗粒。

[0035] 实施例5：

[0036] A)磁性Fe3O4颗粒的制备：称取3g的Fe3O4加入到30mL甲苯中，加入分散剂超声10min后放置于50℃油浴下反应30min，而后使用乙醇和蒸馏水反复洗涤，于90℃真空烘箱下干燥30min，制得磁性Fe3O4颗粒。

[0037] B)Fe3O4包覆在聚苯乙烯表面的纳米颗粒的制备：称取8gEVA颗粒，将步骤A中得到的Fe3O4颗粒加入其中，在80℃油浴条件下高速均匀搅拌30min，制成Fe3O4包覆在EVA表面的磁性纳米颗粒。

[0038] C)SiO2壳层包裹处理：将步骤B中的磁性纳米颗粒均匀分散于80mL的油酸溶液中，逐渐滴加氨水溶液，调节溶液的pH值为10，再逐渐滴加30mL浓度为1mol/L的正硅酸乙