專利名稱：空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空心納米微粒的制備方法，具體涉及一種空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒的制備方法。
背景技術(shù)：
空心四氧化三鐵磁性納米微粒是一種新穎的材料，由于在生物、醫(yī)藥、功能材料等諸多有很重要的應(yīng)用，因而越來越受到人們的重視。近年已有一些關(guān)于制備空心四氧化三鐵微粒的報(bào)道，例如將四氧化三鐵納米粒子采用物理或者化學(xué)的方法吸附在高分子微球表面然后高溫灼燒得到空心結(jié)構(gòu)(Chem Mater，2001，13109～116)，這些方法的缺點(diǎn)是步驟繁瑣，所得到的空心四氧化三鐵微粒粒徑較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和、成本低廉的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒的制備方法，本發(fā)明所說的“空心”指四氧化鐵生成了球殼結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，利用聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物作為模板，采用化學(xué)共沉淀法制備空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒。將聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、二價(jià)鐵鹽和三價(jià)鐵鹽溶解在水中，再加入堿溶液，在50～90℃條件下反應(yīng)并經(jīng)過相應(yīng)工藝處理后得到分散性能良好、顆粒大小均勻的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒。納米微粒平均粒徑為55～75nm，殼的厚度為5nm左右。
聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯系列嵌段共聚物是商品化的大分子表面活性劑，具有很多產(chǎn)品型號(hào)，例如BASF公司生產(chǎn)的F127和F123NF的平均分子量均為12600。
空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒的制備方法如下采用聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物作為模板，將聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物溶解在水中，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物的濃度范圍為1.0×10-5～0.08mol/l，將二價(jià)鐵鹽和三價(jià)鐵鹽也溶解在上述得到的水溶液中，F(xiàn)e2+的濃度范圍為0.0001mol/l～1mol/l，F(xiàn)e2+和Fe3+摩爾比為1∶2；將所得到的混合溶液升溫至50～90℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下電動(dòng)攪拌，迅速加入堿溶液，OH-與Fe3+摩爾比為10∶1，立即產(chǎn)生黑色粒子；電動(dòng)攪拌0.5～15h后冷卻至室溫，再陳化0.5～15h，將制得的黑色粒子用磁鐵分離，并用去離子水反復(fù)洗滌，然后在超聲波作用下重新分散在去離子水中得到懸浮液。將懸浮液用離心機(jī)離心分離，棄去下層沉淀，用直徑為小于0.2μ的過濾裝置過濾除去粗大粒子得到分散在水中的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒。
本發(fā)明所用的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物平均分子量在1200～30000之間，本發(fā)明所用的二價(jià)鐵鹽和三價(jià)鐵鹽是指它們的的鹽酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽及其水合物。
本發(fā)明的優(yōu)良效果是①采用無毒、無刺激、無免疫原性的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物作為模板，所得到的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒適合應(yīng)用于生物及醫(yī)藥領(lǐng)域。
②制備步驟十分簡(jiǎn)單，成本低廉，對(duì)環(huán)境不造成污染。
③制備的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒在水中分散良好，顆粒大小均勻，平均粒徑為55～75nm，殼的厚度為5nm左右。


圖1是空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒的X-射線衍射圖。
圖2是空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒的透射電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1將1克F127溶于100ml去離子水中，加入到250ml三口燒瓶中，再將0.005molFeCl2·4H2O和0.01mol的FeCl3·6H2O也溶解在上述得到的水溶液中。升溫至80℃，通入氮?dú)?，電?dòng)攪拌30min。迅速向三口燒瓶中加入100ml濃度為1mol/l的NaOH溶液，立即產(chǎn)生黑色粒子，電動(dòng)攪拌6h后冷卻至室溫，再陳化6h，將制得的黑色粒子用磁鐵分離，并用去離子水反復(fù)洗滌，然后在超聲波作用下重新分散在100ml去離子水中得到懸浮液。將懸浮液在2000r/min轉(zhuǎn)速下離心分離30min后，棄去下層沉淀，然后用孔徑為0.2μ的過濾裝置過濾除去粗大粒子得到分散在水中的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒。
可以觀察到，當(dāng)上述實(shí)驗(yàn)制得的樣品置于外加磁場(chǎng)中時(shí)，納米微粒迅速發(fā)生沉降，當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，短時(shí)間內(nèi)觀察不到納米微粒沉降，這種現(xiàn)象表明上述制得的樣品的確具有超順磁性。
產(chǎn)物的X-射線衍射圖如圖1，由圖1可見生成了結(jié)晶性能良好的反尖晶石結(jié)構(gòu)的四氧化三鐵，沒有觀察到三氧化二鐵等雜質(zhì)峰的出現(xiàn)。
實(shí)施例2將4克F127溶于100ml去離子水中，加入到250ml三口燒瓶中，再將0.005molFeCl2·4H20和0.01mol的FeCl3·6H2O也溶解在上述得到的水溶液中，升溫至80℃，通入氮?dú)?，電?dòng)攪拌30min。迅速加入100ml濃度為1mol/l的NaOH溶液，立即產(chǎn)生黑色粒子，電動(dòng)攪拌6h后冷卻至室溫，再陳化6h，將制得的黑色粒子用磁鐵分離，并用去離子水反復(fù)洗滌，然后在超聲波作用下重新分散在100ml去離子水中得到懸浮液。將懸浮液在2000r/min轉(zhuǎn)速下離心分離30min后，棄去下層沉淀，然后用孔徑為0.2μ的過濾裝置過濾除去粗大粒子得到分散在水中的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒。
產(chǎn)物的透射電子顯微鏡照片如圖2，由圖2可見所制備的四氧化三鐵超順磁性納米微粒具有空心結(jié)構(gòu)，分散良好、粒徑均勻，顆粒大小平均為55～75nm，殼的厚度為5nm左右。
實(shí)施例3將2克F127NF溶于100ml去離子水中，加入到250ml三口瓶中，再將0.01mol的FeCl2·4H2O和0.02mol的FeCl3·6H2O也溶解在上述得到的水溶液中，升溫至90℃，通入氮?dú)猓妱?dòng)攪拌15min。迅速加入濃度為的2mol/l的NaOH溶液100ml，立即產(chǎn)生黑色粒子，攪拌10h后冷卻至室溫，再陳化5h，將制得的黑色粒子用磁鐵分離，并反復(fù)用去離子水反復(fù)洗滌，然后在超聲波作用下重新分散在100ml去離子水中得到懸浮液。將產(chǎn)物在2000r/min轉(zhuǎn)速下離心分離30min后，棄去下層沉淀，然后用孔徑為0.2μ的過濾裝置過濾除去粗大粒子得到分散在水中的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒。
權(quán)利要求
1.空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒的制備方法，其特征在于采用聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物作為模板，將聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物溶解在水中，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物的濃度范圍為1.0×10-5～0.08mol/l，將二價(jià)鐵鹽和三價(jià)鐵鹽也溶解在上述得到的水溶液中，F(xiàn)e2+的濃度范圍為0.0001mol/l～1mol/l，F(xiàn)e2+和Fe3+的摩爾比為1∶2；將所得到的混合溶液升溫至50～90℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下電動(dòng)攪拌，迅速加入堿溶液，OH-與Fe3+摩爾比為10∶1，立即產(chǎn)生黑色粒子；電動(dòng)攪拌0.5～15h后冷卻至室溫，再陳化0.5～15h，將制得的黑色粒子用磁鐵分離，并用去離子水反復(fù)洗滌，然后在超聲波作用下重新分散在去離子水中得到懸浮液，將懸浮液用離心機(jī)離心分離，棄去下層沉淀，用直徑為小于0.2μ的過濾裝置過濾除去粗大粒子得到分散在水中的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒的制備方法，其特征在于聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物的平均分子量在1200～30000之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒的制備方法，其特征在于二價(jià)鐵鹽和三價(jià)鐵鹽包括它們的鹽酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽。
全文摘要
一種空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒的制備方法，其特征是利用聚氧乙烯－聚氧丙烯－聚氧乙烯三嵌段共聚物作為模板，采用共沉淀法制備空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒。本發(fā)明操作步驟簡(jiǎn)單、成本低廉、所制得的空心超順磁性四氧化三鐵納米微粒在水中分散良好、粒徑均勻一致，大小平均為55～75nm，殼的厚度為5nm左右，適合應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01F1/032GK1528675SQ03151300
公開日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者馬文哲, 侯萍娟, 錢雪峰, 朱子康 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)