專利名稱：一種超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，屬于無機(jī)納米材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
四氧化三鐵納米粒子由于其優(yōu)異的性質(zhì)在磁流體、催化、耙向給藥、固定化酶、核磁共 振成像、數(shù)據(jù)存儲、環(huán)境治理領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。在大多數(shù)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，直徑位于 10-20納米尺寸范圍的四氧化三鐵納米粒子表現(xiàn)出最好的性質(zhì)，每個四氧化三鐵納米粒子成 為一個單磁疇，在臨界溫度以上表現(xiàn)出超順磁性。單個磁性粒子擁有非常大的固定磁矩，就 像一個非常大的順磁性原子，對外加磁場有著快速響應(yīng)而且有可以忽略的頑磁(剩余磁性) 和矯頑性(使磁化強(qiáng)度降到零所需要的外加磁場)(Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46， 1222)。
這些性質(zhì)使超順磁四氧化三鐵納米粒子可以避免在體內(nèi)團(tuán)聚的風(fēng)險，從而在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng) 用中有著非常明顯的優(yōu)勢。
現(xiàn)有四氧化三鐵納米粒子的合成方法中，共沉淀法、微乳液法、超聲輻射法等方法合成 的納米粒子因?yàn)槠浞浅２畹姆稚⑿院徒Y(jié)晶度而達(dá)不到生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的要求。高質(zhì)量的超順磁 四氧化三鐵納米粒子的合成方法主要是高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑里熱分解鐵的金屬有機(jī)化合物，這種 方法大多數(shù)用羰基鐵([Fe(CO)5])，三乙酰丙酮鐵([Fe-(acac)3])，銅鐵試劑鹽([Fe(Cup)3])和油酸 鐵等有機(jī)金屬化合物來做鐵源，這些鐵的金屬有機(jī)化合物和用到的高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑有非常大 的毒性并且非常昂貴，而且產(chǎn)物未經(jīng)表面改性前只能分散到非極性溶劑中，不適合用于生物 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。因此我們選用無毒的甘油，精氨酸，水和三價鐵鹽作為原料合成了高質(zhì)量的超順 磁納米四氧化三鐵，并能方便的與生物大分子結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法。 一種超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟如下
1)稱取0.1-1. 0 g無水三價鐵鹽和0. 5-5. 0 g精氨酸溶于5-20 mL水中，然后加入5-20 mL多元醇，超聲或攪拌使其混合均勻；
2)將步驟(1)得到的均勻混合液置于內(nèi)襯聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封閉反應(yīng) 釜，在15(TC 25(TC恒溫條件下反應(yīng)2 36h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，將所得產(chǎn) 物室溫下水洗三次，然后離心分離或磁分離，把產(chǎn)物分散到極性溶劑中制成納米四氧化三鐵 懸浮液。
所述的三價鐵鹽為氯化鐵、硫酸鐵、醋酸鐵中的一種。 所述的多元醇為乙二醇、甘油中的一種。所述步驟2)中的恒溫條件下反應(yīng)是指將反應(yīng)釜置于能精確控溫的烘箱內(nèi)。
產(chǎn)物的物相通過X光衍射譜(XRD)測試，采用B r u k e r D 8 X-射線衍射儀以 Cu-IU射線(波長A = 1.54178 A)為衍射光源對產(chǎn)物作X光衍射分析。
產(chǎn)物的形貌通過透射電子顯微鏡照片(TEM)顯示，采用Hitachi model H-700透射電 鏡，加速電壓為100 kV。
產(chǎn)物的磁性用MicroMag 2900磁性測試儀在室溫下進(jìn)行測試。
本發(fā)明利用無毒的原料合成高質(zhì)量的超順磁四氧化三鐵納米粒子，且設(shè)計(jì)合理，操作簡 單，反應(yīng)易控，重復(fù)性好、無污染、安全性好。所制得的四氧化三鐵納米粒子具有很高的磁 飽和強(qiáng)度和極小矯頑力，能夠方便的與抗體結(jié)合，是一種很好的超磁性納米材料，可以廣泛 應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。


圖1是實(shí)施例1制備的四氧化三鐵納米粒子的X光衍射譜(XRD)。
圖2是實(shí)施例1制備的四氧化三鐵納米粒子的透射電子顯微鏡照片(TEM)。
圖3是實(shí)施例1制備的四氧化三鐵納米粒子室溫下的磁滯回曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。
以下實(shí)施例制備的超順磁四氧化三鐵納米粒子的物相通過X光衍射譜(XRD)測試，采 用B r u k e r D 8 X-射線衍射儀以Cu-Ka射線(波長A = 1.54178 A)為衍射光源 對產(chǎn)物作X光衍射分析；產(chǎn)物的形貌通過透射電子顯微鏡照片(TEM)顯示,采用Hitachi model H-700透射電鏡，加速電壓為100 kV;產(chǎn)物的磁性用MicroMag 2900磁性測試儀在室溫下進(jìn) 行測試。
實(shí)施例l:超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟如下
1) 稱取0. 3 g無水FeCL和2. 0 g精氨酸溶于10 mL水中，然后加入10 mL甘油，超 聲使其混合均勻；
2) 將步驟(1)得到的均勻混合液置于內(nèi)襯聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封閉反應(yīng)釜， 在200'C恒溫條件下反應(yīng)6h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，將所得產(chǎn)物室溫下水洗三次， 然后磁分離，把產(chǎn)物分散到水中制成納米四氧化三鐵懸浮液。上述恒溫條件下反應(yīng)是指將反 應(yīng)釜置于能精確控溫的烘箱內(nèi)。
圖1為制備的四氧化三鐵納米粒子X光衍射譜。其中尖峰可以指標(biāo)為反尖晶石型四氧 化三鐵的衍射峰，其晶格常數(shù)a:8.389A,非常接近于標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS卡片號no. 19-0629) 所報(bào)道的數(shù)值a = 8.396人，相對較強(qiáng)的衍射峰表明所制備的四氧化三鐵納米粒子的結(jié)晶性 較好。
圖2為制備的四氧化三鐵納米粒子TEM照片，從圖中可以看出產(chǎn)物是由平均直徑13納 米的均一納米粒子組成。
圖3為制備的四氧化三鐵納米粒子的磁滯回曲線，從圖中可以看出產(chǎn)物具有超順磁性。實(shí)施例2:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1: 件下反應(yīng)2 h。 實(shí)施例3:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1: 件下反應(yīng)12 h。 實(shí)施例4:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1,
件下反應(yīng)36 h。
實(shí)施例5:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1，
件下反應(yīng)6 h。
實(shí)施例6:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1,
件下反應(yīng)6 h。
實(shí)施例7:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1，
件下反應(yīng)6 h。
實(shí)施例8:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1，
件下反應(yīng)36 h。
實(shí)施例9:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1
FeCl3、 0.5 g精氨酸。 實(shí)施例10:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1
FeCl3、 3.0 g精氨酸。 實(shí)施例11:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1，
5. 0 g精氨酸。
實(shí)施例12:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例l，
0.5 g精氨酸。
實(shí)施例13:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例l，
不同之處是，在20(TC恒溫條 不同之處是，在20(TC恒溫條 不同之處是，在200'C恒溫條 不同之處是，在250'C恒溫條 不同之處是，在180。C恒溫條 不同之處是，在15(TC恒溫條 不同之處是，在150'C恒溫條 不同之處是，用0.1 g無水 不同之處是，用0.1 g無水 不同之處是，用0.5 g FeCl3、 不同之處是，用1.0 g FeCl3、 不同之處是，加入10mL甘油
5后，攪拌使其混合均勻。 實(shí)施例14:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例l，不同之處是，用5mL水和5mL 甘油。
實(shí)施例15:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1，不同之處是，用15mL水和5mL甘油。
實(shí)施例16:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例1，不同之處是，用5mL水和15raL 甘油。
實(shí)施例17:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例l，不同之處是，用20mL水和20 mL甘油。
實(shí)施例18:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)例l，不同之處是，用離心分離。 實(shí)施例19:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)施例l，不同之處是，用10mL乙二醇。
實(shí)施例20:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)施例l，不同之處是，用0.3g硫酸 鐵代替氯化鐵。 實(shí)施例21:
超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟同實(shí)施例l,不同之處是，用0.3g醋酸鐵。
權(quán)利要求
1、一種四氧化三鐵納米粒子的制備方法，步驟如下1)稱取0.1-1.0g三價鐵鹽和0.5-5.0g精氨酸溶于5-20mL水中，然后加入5-20mL多元醇，超聲或攪拌使其混合均勻；2)將步驟(1)得到的均勻混合液置于內(nèi)襯聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封閉反應(yīng)釜，在150℃～250℃恒溫條件下反應(yīng)2～36h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，將所得產(chǎn)物室溫下水洗三次，然后離心分離或磁分離，把產(chǎn)物分散到極性溶劑中制成納米四氧化三鐵懸浮液。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種四氧化三鐵納米粒子的制備方法，其特征在于，所述的三 價鐵鹽為氯化鐵、硫酸鐵、醋酸鐵中的一種。
3、 如權(quán)利要求l所述的一種四氧化三鐵納米粒子的制備方法，其特征在于，所述的多 元醇為乙二醇、甘油中的一種。
4、 如權(quán)利要求l所述的一種四氧化三鐵納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(2) 中所述的恒溫條件下反應(yīng)是指將反應(yīng)釜置于能精確控溫的烘箱內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超順磁四氧化三鐵納米粒子的制備方法，屬于無機(jī)納米材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明利用無毒的甘油，精氨酸，水和三價鐵作為原料合成出了高質(zhì)量的超順磁納米四氧化三鐵。本發(fā)明技術(shù)方案設(shè)計(jì)合理，操作簡單，反應(yīng)易控，重復(fù)性好、無污染、安全性好。所制得的四氧化三鐵納米粒子具有很高的磁飽和強(qiáng)度和極小矯頑力，能夠方便的與抗體結(jié)合，是一種很好的超磁性納米材料，可以被廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
文檔編號C01G49/02GK101559984SQ20091001536
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者占金華, 來永超, 敏 楊 申請人:山東大學(xué)