一種納米磁性微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Fe3O4納米磁性微球的制備方法，屬于化學(xué)合成領(lǐng)域，特別涉及納米微球的制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性納米材料是于20世紀(jì)70年代后逐步興起和發(fā)展的一種新型材料，納米磁性材料兼具有磁性材料和納米材料的特點，因此其廣闊的應(yīng)用前景引起一股研究熱潮，被深入研究。磁性微粒是指具有磁響應(yīng)性能的含有磁性金屬或金屬氧化物的超細(xì)粉末[1]。如鐵的氧化物，其中Fe3O4和Y -Fe2O3具有磁性，而如a -Fe2O3等鐵的其他氧化物不具備磁性能。我們通常所說的磁性材料一般指Fe3O4和Y-Fe2O3 ;而納米材料具有以下特性:粒徑小、具有超順磁性和易表面功能化。
[0003]制備磁性納米粒子的方法主要分為物理法，生物法及化學(xué)合成法三大類[2]。物理法有氫化研磨法、粉末冶金法、機(jī)械球磨法、噴射法等。生物法是指通過一些生物途徑得到的微球。如以鐵蛋白的特殊結(jié)構(gòu)為模板，天然鐵蛋白形成外徑為12nm，內(nèi)徑為Snm的殼，將鐵蛋白內(nèi)部的Y-FeOOH納米粒子核移出，以其為模板，便可合成粒徑為7.3nm的包含在蛋白殼內(nèi)的Fe3O4或Y-Fe2O3[3]。生物法合成的微球雖然生物相容性好，但產(chǎn)量低，成本高。
[0004]化學(xué)法是應(yīng)用最普遍的方法，具有操作簡單、成本低、合成微球量大的優(yōu)點?；瘜W(xué)法包括氧化沉淀法、電解沉積法、還原法、蒸發(fā)冷凝法、熱分解法和共沉淀法等，是人們應(yīng)用最普遍的方法。而其中最為簡便的是共沉淀法M，而且成本很低，其反應(yīng)基本原理為:
[0005]Fe2++2Fe3++80r=Fe304+4H20
[0006]基于以上反應(yīng)原理，本發(fā)明提供一種化學(xué)共沉淀法制備Fe3O4納米磁性微球的方法，并對反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，得到最佳工藝條件。
[0007]參考文獻(xiàn)
[0008][I]漆紅蘭.磁性微粒的制備方法和研究進(jìn)展[J].生命的化學(xué)，2002, 22 (6):586-589.
[0009][2]王森.Fe304/Si02復(fù)合納米磁性微球制及用于DNA分離純化研究[D].成都:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.
[0010][3] Wong K K ff, Douglas T, Gider S，et al.B1mimetic synthesisand characterizat1n of magnetic proteins (magnetoferritin) [J].Chem.Mater.，1998，10(1):279-285.
[0011][4]Kan S H, Zhang X T, Yu S.Synthesis of uniform ferric oxide particlesfrom de1nized colloids[J].J.Colloid Interface Sci, 1997, 191:503-509

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的技術(shù)目的在于提供一種簡單的化學(xué)共沉淀法制備Fe3O4納米磁性微球的方法，并對反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，得到最佳工藝條件。
[0013]一種Fe3O4納米磁性微球的制備方法，具體步驟如下:
[0014]將Fe2+與Fe3+按摩爾比為1:1?3混合溶于去離子水中，保證所述Fe2+與Fe3+兩種鐵離子濃度之和為0.1?1.0mol噸―1,完全溶解后，400rpm機(jī)械攪拌,通氮,升溫至40?60°C，加入4?8mol -Γ1的堿溶液，所述堿溶液的加入量以0H_ =Fe2+ =Fe3+為1:1?3:8?20計，溶液立即變?yōu)楹谏?，升溫?0?100°C，反應(yīng)時間為0.5?2h，降至室溫，用水和無水乙醇分別清洗3此，磁性分離固體產(chǎn)物，真空干燥，得到所述產(chǎn)物。
[0015]本發(fā)明所述的制備方法所述去離子水需要進(jìn)行預(yù)先通氮除氧處理，通氮時間為10 ?30mino
[0016]本發(fā)明所述的制備方法所述堿溶液需要進(jìn)行預(yù)先通氮除氧處理，通氮時間為10 ?30mino
[0017]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述堿溶液選自NaOH或KOH溶液。
[0018]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述0H_:Fe2+:Fe3+為1:1?3:8?16。
[0019]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述0H-:Fe2+:Fe3+為1:2:8。
[0020]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選加入堿溶液后，反應(yīng)溫度為90°C。
[0021]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述反應(yīng)時間為I?1.5h。
[0022]本發(fā)明所述的制備方法制備的Fe3O4納米磁性微球。
[0023]本發(fā)明所述的制備方法對化學(xué)共沉淀法制備Fe3O4納米磁性微球制備方法簡單，易于操作，所用的原料成本低，實驗條件容易實現(xiàn)和工業(yè)化，所制備的納米磁性微球可廣泛應(yīng)用于生物工程上大分子連接、生物分離、酶的固定化等方面。
【附圖說明】
[0024]本發(fā)明附圖2幅，
[0025]圖1.實施例1制備的磁性納米微球的紅外光譜圖；
[0026]圖2.實施例1制備的磁性納米微球的電鏡掃描圖。
【具體實施方式】
[0027]下述非限制性實施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0028]實施例1
[0029]準(zhǔn)確稱取5.56gFeS04.7H20 和 10.81g FeCl3.6H20 溶于 120mL 預(yù)先通氮驅(qū)氧20min的去離子水中，待其完全溶解,轉(zhuǎn)移至500mL三頸燒瓶,400rpm機(jī)械攪拌,繼續(xù)通氮驅(qū)氧30min,升溫至60°C ;配制8mol/L NaOH溶液40mL,通氮驅(qū)氧30min后，迅速加入三頸瓶中，溶液立即變成黑色；升溫至90°C，保持溫度反應(yīng)1.5h后停止反應(yīng)，待其降至室溫，將粒子用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，磁性分離，40°C真空干燥過夜，得到磁性納米粒子固體粉末。
[0030]實施例2
[0031]準(zhǔn)確稱取4.52gFeCl2和8.95g FeCl3.6H20溶于10mL去離子水中，去離子水預(yù)先通氮驅(qū)氧30min,待其完全溶解,轉(zhuǎn)移至500mL三頸燒瓶,300rpm機(jī)械攪拌,繼續(xù)通氮驅(qū)氧30min,升溫至50°C ;配制4mol/L NaOH溶液60mL,通氮驅(qū)氧30min后,迅速加入三頸瓶中，溶液立即變成黑色；升溫至80°C，保持溫度反應(yīng)Ih后停止反應(yīng)，待其降至室溫，將粒子用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，磁性分離，40°C真空干燥過夜，得到磁性納米粒子固體粉末。
[0032]實施例3
[0033]稱取6.95gFeCl；^P 15.24g FeCl3.6Η20溶于150mL去離子水中，去離子水預(yù)先通氮驅(qū)氧30min,待其完全溶解,轉(zhuǎn)移至500mL三頸燒瓶,350rpm機(jī)械攪拌,繼續(xù)通氮驅(qū)氧30min,升溫至60°C ;配制6mol/L NaOH溶液50mL,通氮驅(qū)氧30min后,迅速加入三頸瓶中，溶液立即變成黑色；升溫至90°C，保持溫度反應(yīng)2h后停止反應(yīng)，待其降至室溫，將粒子用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，磁性分離，40°C真空干燥過夜，得到磁性納米粒子固體粉末。
[0034]實施例4
[0035]將實施例1制備的固體粉末用3100型傅里葉紅外光譜儀(FITR，美國Varian公司)進(jìn)行紅外光譜測定，結(jié)果如附圖1所示，580CHT1是Fe3O4的特征吸收峰，3400cm^是Fe3O4中羥基的特征吸收峰，分別對應(yīng)圖1中578.73CHT1和3414.0lcnT1的吸收峰。紅外光譜圖的特征吸收峰說明所制備的粒子為Fe304。
[0036]另外用SUPRA-55型掃描電鏡(SEM，德國ZEISS公司)對實施例1制備的固體顆粒進(jìn)行電鏡掃描，結(jié)果如附圖2所示，所制備的固體顆粒粒徑在1nm以下，研究表明，粒徑在20nm以下的磁性粒子具有超順磁性。
【主權(quán)項】
1.一種納米磁性微球的制備方法，具體步驟如下: 將Fe2+與Fe3+按摩爾比為1:1?3混合溶于去離子水中，保證所述Fe2+與Fe3+兩種鐵離子濃度之和為0.1?1.0mol.L_\完全溶解后,機(jī)械攪拌,通氮,升溫至40?60°C,加入4?8mol.L—1的堿溶液，所述堿溶液的加入量以Fe2+ =Fe3+:0H_為1:1?3:8?20計，溶液立即變?yōu)楹谏?，升溫?0?100°C，反應(yīng)時間為0.5?2h，降至室溫，用水和無水乙醇分別清洗3此，磁性分離固體產(chǎn)物，真空干燥，得到所述產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述去離子水需要進(jìn)行預(yù)先通氮除氧處理，通氮時間為10?30min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述堿溶液需要進(jìn)行預(yù)先通氮除氧處理，通氮時間為10?30min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述堿溶液選自NaOH或KOH溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述0H_=Fe2+ =Fe3+為1:1?3:8?16。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述0H_=Fe2+=Fe3+為1:2:8。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于加入堿溶液后，反應(yīng)溫度為90°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述反應(yīng)時間為I?1.5h。
9.一種權(quán)利要求1所述的制備方法制備的Fe3O4納米磁性微球。
【專利摘要】一種納米磁性微球的制備方法，采用化學(xué)共沉淀法制備了粒徑在10nm以下的Fe3O4磁性微球，紅外光譜驗證了粒子的結(jié)構(gòu)組成，所制備的微球具有超順磁性。本發(fā)明所述制備方法簡單，對化學(xué)共沉淀法的制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化，得到制備粒子的最佳工藝條件，所制備的納米磁性微球可用于生物工程上大分子連接、生物分離、酶的固定化等方面。
【IPC分類】B82Y30-00, C01G49-08
【公開號】CN104556246
【申請?zhí)枴緾N201310501228
【發(fā)明人】秦宏佳
【申請人】大連市沙河口區(qū)中小微企業(yè)服務(wù)中心
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月22日