專利名稱：一種溶劑熱制備單分散Fe₃O₄納米粒子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溶劑熱制備單分散Fe304納米粒子的方法，屬于無機材料制備工藝技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來,有關(guān)磁性納米粒子的制備方法及性質(zhì)的研究備受矚目,這是由于磁性納米粒子 具有特殊的物理特性，在磁記錄材料、微波吸收材料和磁性液體等實際應(yīng)用中有著廣泛的 用途。目前己經(jīng)發(fā)展了多種合成單分散Fe304納米粒子的方法。Markovich等人2001年在 《Wiley Interscience》上報道了 Fe^和Fe^的氯化物以一定的比例混合后，用過量的 NH3'H20或NaOH等溶液作為沉淀劑，合成粒徑在10 nm左右的納米Fe304粒子(Adv. Mater. 2001， 13, 1158-1161) ; Sun和Zeng等人2004年在《美國化學會會志》上報道了用 iron(III) acetylacetonate (Fe(acac)3)在hexadecanediol - oleic acid - oleylamine體系中，高溫熱 分解制備Fe304納米晶的方法(J. Am. Chem. Soc. 2004, 126， 273-279);清華大學李亞棟等 人2005年報道了在hexane - oleic acid - laurylamine體系中，以無機鐵鹽為原料合成Fe304 納米晶的方法，粒徑在5 13 nm (Crys. Growth Desi. 2005, 5, 391-393)。開發(fā)一種尺寸可 控性好、粒徑分布狹窄，形貌均一，具有良好單分散性的Fe304納米晶的制備方法是材料 制備領(lǐng)域的一項挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備尺寸可控性好、粒徑分布狹窄，形貌均一，具有良好單 分散性的Fe304納米粒子的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的。
一種溶劑熱制備單分散Fe304納米粒子的方法的具體步驟是先將有機金屬鐵鹽溶于 有機溶劑中，混合后再加入脂肪酸、脂肪胺，攪拌均勻后通入惰性氣體，在200 28(TC下 反應(yīng)1.5 14h。
所述脂肪酸與脂肪胺的摩爾比為1: 1 10;所述有機金屬鐵鹽的物質(zhì)的量與有機溶劑 的體積的比為1: 20 25。
所述的有機溶劑為一縮二乙二醇或十八烯；所述的有機金屬鐵鹽為乙酰丙酮鐵。 所述的脂肪酸為油酸，所述的脂肪胺為油胺。
3所述的惰性氣體為氬氣。
通入氬氣10分鐘后密封反應(yīng)釜，先升溫至200。C，保溫30分鐘，再升溫至220~260 'C下反應(yīng)2 12h效果較好。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果本發(fā)明采用有機金屬鐵鹽為原 料，有機脂肪酸和脂肪胺作保護劑，在惰性氣體保護下采用溶劑熱的方法，制備出大量廉 價的單分散Fe304納米粒子。本發(fā)明中有機長鏈脂肪酸和脂肪胺的加入，在Fe304納米粒 子的形成過程中起著表面活性劑和保護劑的作用。脂肪酸的加入有效地防止了磁性粒子間 的團聚，同時脂肪胺作為表面活性劑和弱還原劑為單分散Fe304納米粒子的形成提供了必 要的條件。惰性氣體的保護，防止了雜質(zhì)Fe203的引入，為產(chǎn)物的形成提供了必要的環(huán)境。 該方法中以一縮二乙二醇或十八烯作溶劑，避免了已有合成路線中醚類溶劑劇毒性所帶來 的環(huán)境污染問題，合成過程中采用兩步升溫，使得晶核形成和晶體生長處于平衡狀態(tài)，實 現(xiàn)產(chǎn)品的粒徑均一性。本發(fā)明方法工藝簡單，操作安全，適用性廣，原料中摻入其它有機 金屬鹽(如乙酰丙酮鈷)，可以得到多種其它單分散鐵酸鹽。由于產(chǎn)品形貌均一，粒徑分 布狹窄，具有良好單分散的特點，在磁存儲器件，生物醫(yī)學腫瘤靶向定位方面具有廣闊的 應(yīng)用前景。


圖1為實施例1所制備的四氧化三鐵的X射線粉末衍射圖； 圖2為實施例1所制備的四氧化三鐵的TEM電鏡檢測圖； 圖3為實施例2所制備的四氧化三鐵的TEM電鏡檢測圖； 圖4為實施例3所制備的四氧化三鐵的TEM電鏡檢測圖； 圖5為實施例4所制備的四氧化三鐵的TEM電鏡檢測圖； 圖6為實施例5所制備的四氧化三鐵的TEM電鏡檢測圖； 圖7為實施例6所制備的四氧化三鐵的TEM電鏡檢測圖； 圖8為實施例7所制備的四氧化三鐵的TEM電鏡檢測圖； 圖9為實施例8所制備的四氧化三鐵的TEM電鏡檢測圖； 圖10為實施例9所制備的四氧化三鐵的TEM電鏡檢測圖； 圖11為實施例10所制備的四氧化三鐵的TEM電鏡檢測圖。
具體實施例方式
以下實施例旨在進一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。 實施例1稱取0.3532g乙酰丙酮鐵溶于20ml —縮二乙二醇中，量取1.2ml油酸和3.3ml油胺加 入到上述溶液中，攪拌均勻后移入到40ml反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中通入氬氣10分鐘，通氣 完畢后密封反應(yīng)釜，先升溫至200。C，保溫30分鐘，再升溫至26(TC，保溫2小時。將反 應(yīng)得到的產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到黑色粉末。如圖1所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍 射鑒定為四氧化三鐵；用透射電子顯微鏡(TEM)對四氧化三鐵進行形貌分析，從圖2中 可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在8-9nm之間。
實施例2
稱取0.3532g乙酰丙酮鐵溶于20ml —縮二乙二醇中，量取1.2ml油酸和1.3ml油胺加 入到上述溶液中，攪拌均勻后移入到40ml反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中通入氬氣10分鐘，通氣 完畢后密封反應(yīng)釜，先升溫至200。C，保溫30分鐘，再升溫至260。C，保溫2小時。將反 應(yīng)得到的產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到黑色粉末。用透射電子顯微鏡(TEM)對四 氧化三鐵進行形貌分析，從圖3中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在5-20nm之 間。
實施例3
稱取0.3532g乙酰丙酮鐵溶于20ml —縮二乙二醇中，量取1.2ml油酸和5.3ml油胺加 入到上述溶液中，攪拌均勻后移入到40ml反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中通入氬氣IO分鐘，通氣 完畢后密封反應(yīng)釜，先升溫至20(TC，保溫30分鐘，再升溫至260。C，保溫2小時。將反 應(yīng)得到的產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到黑色粉末。用透射電子顯微鏡(TEM)對四 氧化三鐵進行形貌分析，從圖4中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在6-10nm之 間。
實施例4
稱取0.3532g乙酰丙酮鐵溶于20ml —縮二乙二醇中，量取0.32ml油酸和3.3ml油胺加 入到上述溶液中，攪拌均勻后移入到40ml反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中通入氬氣IO分鐘，通氣 完畢后密封反應(yīng)釜，先升溫至200。C,保溫30分鐘，再升溫至260。C，保溫2小時。將反 應(yīng)得到的產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到黑色粉末。用透射電子顯微鏡(TEM)對四 氧化三鐵進行形貌分析，從圖5中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在8-12nm之 間。
實施例5
稱取0.3532g乙酰丙酮鐵溶于20ml —縮二乙二醇中，量取1.2ml油酸和3.3ml油胺加 入到上述溶液中，攪拌均勻后移入到40ml反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中通入氬氣10分鐘，通氣完畢后密封反應(yīng)釜，先升溫至200。C，保溫30分鐘，再升溫至220。C，保溫2小時。將反 應(yīng)得到的產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到黑色粉末。用透射電子顯微鏡(TEM)對四 氧化三鐵進行形貌分析，從圖6中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在6-14nm之 間。
實施例6
稱取0.3532g乙酰丙酮鐵溶于20ml —縮二乙二醇中，量取1.2ml油酸和3.3ml油胺加 入到上述溶液中，攪拌均勻后移入到40ml反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中通入氬氣10分鐘，通氣 完畢后密封反應(yīng)釜，先升溫至20(fC，保溫30分鐘，再升溫至240。C，保溫2小時。將反 應(yīng)得到的產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到黑色粉末。用透射電子顯微鏡(TEM)對四 氧化三鐵進行形貌分析，從圖7中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在6-8 nm之間。
實施例7
稱取0.3532g乙酰丙酮鐵溶于20ml —縮二乙二醇中，量取1.2ml油酸和3.3ml油胺加 入到上述溶液中，攪拌均勻后移入到40ml反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中通入氬氣IO分鐘，通氣 完畢后密封反應(yīng)釜，先升溫至200。C，保溫30分鐘，再升溫至260。C，保溫6小時。將反 應(yīng)得到的產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到黑色粉末。用透射電子顯微鏡(TEM)對四 氧化三鐵進行形貌分析，從圖8中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在8-12nm之 間。
實施例8
稱取0.3532g乙酰丙酮鐵溶于20ml —縮二乙二醇中，量取1.2ml油酸和3.3ml油胺加 入到上述溶液中，攪拌均勻后移入到40ml反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中通入氬氣10分鐘，通氣 完畢后密封反應(yīng)釜，先升溫至200。C，保溫30分鐘，再升溫至260。C，保溫12小時。將 反應(yīng)得到的產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到黑色粉末。用透射電子顯微鏡(TEM)對 四氧化三鐵進行形貌分析，從圖9中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在10-14nm 之間。
實施例9
稱取0.3532g乙酰丙酮鐵溶于22ml —縮二乙二醇中，量取1.2ml油酸和5.3ml油胺加 入到上述溶液中，攪拌均勻后移入到40ml反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中通入氬氣10分鐘，通氣 完畢后密封反應(yīng)釜，先升溫至200。C，保溫30分鐘，再升溫至260。C，保溫2小時。將反 應(yīng)得到的產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到黑色粉末。用透射電子顯微鏡(TEM)對四 氧化三鐵進行形貌分析，從圖10中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在10-16 nm之間。
實施例10
稱取0.3532g乙酰丙酮鐵溶于25ml十八烯中，量取1.2ml油酸和3.3ml油胺加入到上 述溶液中，攪拌均勻后移入到40ml反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中通入氬氣10分鐘，通氣完畢后 密封反應(yīng)釜，先升溫至20(fC，保溫30分鐘，再升溫至260。C，保溫2小時。將反應(yīng)得到 的產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到黑色粉末。用透射電子顯微鏡(TEM)對四氧化三 鐵進行形貌分析，從圖11中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在9-14nm之間。
權(quán)利要求
1、一種溶劑熱制備單分散Fe3O4納米粒子的方法，其特征在于，所述方法的具體步驟是先將有機金屬鐵鹽溶于有機溶劑中，混合后再加入脂肪酸、脂肪胺，攪拌均勻后通入惰性氣體，在200～280℃下反應(yīng)1.5～14h。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的溶劑熱制備單分散Fe304納米粒子的方法，其特征在于，所 述脂肪酸與脂肪胺的摩爾比為l: 1 10;所述有機金屬鐵鹽的物質(zhì)的量與有機溶劑的體積 的比為1: 20~25。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溶劑熱制備單分散Fe304納米粒子的方法，其特征在于， 所述的有機溶劑為一縮二乙二醇或十八烯；所述的有機金屬鐵鹽為乙酰丙酮鐵。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溶劑熱制備單分散Fe304納米粒子的方法，其特征在于， 所述的脂肪酸為油酸，所述的脂肪胺為油胺。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的溶劑熱制備單分散Fe304納米粒子的方法，其特征在于，所 述的惰性氣體為氬氣。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的溶劑熱制備單分散Fe304納米粒子的方法，其特征在于，通 入氬氣10分鐘后密封反應(yīng)釜，先升溫至200。C，保溫30分鐘，再升溫至220 26(TC下反 應(yīng)2 12h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溶劑熱制備單分散Fe₃O₄納米粒子的方法。本發(fā)明所提供的制備單分散Fe₃O₄納米粒子的方法，是將有機金屬鐵鹽在脂肪酸、脂肪胺和有機溶劑的混合體系中進行反應(yīng)，得到單分散Fe₃O₄納米粒子。本發(fā)明以脂肪酸、脂肪胺和有機溶劑構(gòu)成混合體系，以有機金屬鐵鹽為原料，來制備單分散Fe₃O₄納米粒子。本發(fā)明方法工藝簡單，操作安全，適用性廣，克服了已有合成路線制備得到的顆粒粒徑不均一、嚴重團聚等問題，所獲得的Fe₃O₄納米粒子尺寸均一、粒徑分布狹窄、并呈現(xiàn)出良好的單分散特點，在磁存儲器件，生物醫(yī)學腫瘤靶向定位方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C01G49/02GK101525159SQ20091004315
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者劉小鶴, 周科朝, 邱冠周, 高冠華 申請人:中南大學