一種磁性納米微球的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性納米微球,屬于納米材料研究領(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(diǎn)，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-Fe203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(shuō)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(guò)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-Fe00H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-Fe203[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(jiǎn)單、成本低、合成微球量大的優(yōu)點(diǎn)?；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(jiǎn)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(duì)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)
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的技術(shù)目的在于提供一種磁性納米微球。
[0013]一種磁性納米微球，其特征在于采用以下方法制備:
[0014]a)鐵離子溶液配制:將Fe2+與Fe3+分別溶于去離子水中，所述去離子水預(yù)先經(jīng)過(guò)通氮驅(qū)氧處理；
[0015]b)堿液配制:配制4?1mol.Γ1的堿溶液，所述堿液預(yù)先經(jīng)過(guò)通氮驅(qū)氧處理；
[0016]c)啟動(dòng)反應(yīng):將Fe2+與Fe3+溶液按Fe2+ =Fe3+為1:1?3混合，混合后溶液中兩種鐵離子之和為0.1?1.0mol.ΙΛ按Fe2+ =Fe3+:0Η_為1:1?3:8?20加入步驟b)配制的堿溶液，升溫至80?95°C，反應(yīng)0.5?3h ;
[0017]d)后處理:反應(yīng)完畢后，降至室溫，用水和無(wú)水乙醇分別清洗3次，磁性分離產(chǎn)物，
真空干燥。
[0018]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選步驟a)所述通氮驅(qū)氧時(shí)間為10?30min。
[0019]本發(fā)明所述的制備方法所述堿溶液選自NaOH或KOH溶液中的一種或兩種的混合物。所述堿溶液通氮驅(qū)氧時(shí)間為10?30min。
[0020]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述0H_ =Fe2+ =Fe3+為1:1?2:8?12。
[0021]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述0H_:Fe2+:Fe3+為1:2:10。
[0022]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選反應(yīng)溫度為90°C，反應(yīng)時(shí)間為I?1.5h。
[0023]本發(fā)明所述的制備方法對(duì)化學(xué)共沉淀法制備Fe3O4納米磁性微球制備方法簡(jiǎn)單，易于操作，所用的原料成本低，實(shí)驗(yàn)條件容易實(shí)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(shuō)明】
[0024]本發(fā)明附圖2幅，
[0025]圖1.實(shí)施例1制備的磁性納米微球的紅外光譜圖；
[0026]圖2.實(shí)施例1制備的磁性納米微球的電鏡掃描圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下述非限制性實(shí)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(shí)施例1
[0029]準(zhǔn)確稱取5.56gFeS04.7Η20 和 10.81g FeCl3.6Η20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(wú)水乙醇分別清洗3次，磁性分離，40°C真空干燥過(guò)夜，得到磁性納米粒子固體粉末。
[0030]實(shí)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(wú)水乙醇分別清洗3次，磁性分離，40°C真空干燥過(guò)夜，得到磁性納米粒子固體粉末。
[0032]實(shí)施例3
[0033]稱取6.95gFeClJP15.24g 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(wú)水乙醇分別清洗3次，磁性分離，40°C真空干燥過(guò)夜，得到磁性納米粒子固體粉末。實(shí)施例4
[0034]將實(shí)施例1制備的固體粉末用3100型傅里葉紅外光譜儀(FITR，美國(guó)Varian公司)進(jìn)行紅外光譜測(cè)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(duì)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(shuō)明所制備的粒子為Fe304。
[0035]另外用SUPRA-55型掃描電鏡(SEM，德國(guó)ZEISS公司)對(duì)實(shí)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(xiàng)】
1.一種磁性納米微球，其特征在于采用以下方法制備: a)鐵離子溶液配制:將Fe2+與Fe3+分別溶于去離子水中，所述去離子水預(yù)先經(jīng)過(guò)通氮驅(qū)氧處理； b)堿液配制:配制4?1mol.Γ1的堿溶液，所述堿液預(yù)先經(jīng)過(guò)通氮驅(qū)氧處理； c)啟動(dòng)反應(yīng):將Fe2+與Fe3+溶液按Fe2+=Fe3+為1:1?3混合，混合后溶液中兩種鐵離子之和為0.1?L Omol.ΙΛ按Fe2+ =Fe3+:0Η-為1:1?3:8?20加入步驟b)配制的堿溶液，升溫至80?95°C，反應(yīng)0.5?3h ; d)后處理:反應(yīng)完畢后，降至室溫，用水和無(wú)水乙醇分別清洗3次，磁性分離產(chǎn)物，真空干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性納米微球，其特征在于步驟a)所述通氮驅(qū)氧時(shí)間為10 ?30mino
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性納米微球，其特征在于所述堿溶液選自NaOH或KOH溶液中的一種或兩種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性納米微球，其特征在于所述堿溶液通氮驅(qū)氧時(shí)間為10?30mino
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性納米微球，其特征在于所述OH—=Fe2+ =Fe3+為1:1?2:8 ?12。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性納米微球，其特征在于所述0H_:Fe2+:Fe3+為1:2:10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性納米微球，其特征在于所述反應(yīng)時(shí)間為I?1.5h。
【專利摘要】一種納米磁性微球，采用化學(xué)共沉淀法制備了粒徑在10nm以下的磁性微球，紅外光譜表征了粒子的結(jié)構(gòu)組成，所制備的微球具有超順磁性。制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)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，本發(fā)明所述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】B01J13-02
【公開號(hào)】CN104549080
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310501014
【發(fā)明人】秦宏佳
【申請(qǐng)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(qǐng)日】2013年10月21日