[发明专利]一种制备Fe3O4二维纳米材料的方法

说明书

技术领域：

本发明属于磁性金属氧化物纳米材料的制备方法这一技术领域，提供了一种简单新颖的制备二维Fe₃O₄纳米材料的方法。

技术背景：

从现代生物技术的发展中，不难发现很多的生物系统本身就是一些完美的纳米机器。而事实上，生物技术方法已经成为通向纳米技术的方法之一。它能与各种学科结合起来，促进各学科的发展，也能在其他学科的发展进步中达到自身的完善。在自然界中，有诸多的生物可自行合成功能特异的无机材料，比如趋磁性细菌，鱼，软体动物，海胆，海棉，硅藻等，而对生命本身细微结构认识的深入有助于对细胞行为进行更好调控，促进新兴研究领域的发展。更由于大自然中无数这样特异性的存在，越来越多的特异性生物分子被发现和应用到无机材料的制备和合成中，常用的就有蛋白质，缩氨酸，DNA等。选择适当的蛋白质，缩氨酸，DNA等来制备无机材料时，反应条件变得更温和(相较于常规的合成方法)，比如在中性或接近于中性的水溶液中，以及在室温条件下就可以达到材料的完美构建。它们的存在使得反应需要输入的能量降低，同时不需要非自然的反应溶剂(比如有机溶剂)，也即使反应在更“绿色”的条件下即可得以使反应进行和完成。同时通过对蛋白质，缩氨酸，DNA等的大小，形貌的构建，可以实现材料的相应方面的构建，从而为材料的精妙构思和构建提供了另一个可用而高效的途径。更引人注目是使用蛋白质，缩氨酸，DNA等还可能生成高效多功能的材料，比如一些具有生物性能(类似于活性酶等)的材料，并且实现材料的自组装等等。同时大自然中蛋白质种类繁多，千奇百怪，有更多更优越的性质等待着被发现被开发。这些生物分子中存在很多的易于与无机离子相结合的功能基团。比如牛血清蛋白所带的-OH，-NH基团，胶原质纤维所带的-OH，-COOH和-NH₂等等，这些基团易于与Cr³⁺，Al³⁺，Zr⁴⁺，Ti⁴⁺，Ag⁺等无机离子相结合。当给予一些还原剂，就可以得到相应生物分子结构的无机金属材料或者无机金属与生物分子相结合的材料。接着研究发现，通过分子间作用力，改变pH值或离子强度等可以实现生物分子自组装。

在这方面的努力已经做出了很多，单就生物分子自组装合成的纳米材料而言，已经有了一定的成果，通常得到的是0维材料，但是1维，2维，3维的材料仍然很少，缺陷在于：

1、虽然实现了一些生物分子的自组装，但是还没有很好的与无机材料的合成相结合。即使一些特异性的形貌结构的纳米材料通过生物分子的使用而得以实现。

2、合成的多为生物矿化后得到的相应的材料，如硅。虽然一些贵金属以及一些金属氧化物也被合成，但是都不是很普遍，并且，合成的纳米粒子占相当大的比例。实验方法的应用的普遍性还有待于探索和发现。

发明内容：

本发明所要解决的一种技术问题是提供一种简单的制备二维Fe₃O₄纳米材料的方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种制备Fe₃O₄二维纳米材料的方法，

A、准备蛋清溶剂：

室温下将事先从蛋中分离好的蛋清在边搅拌的情况下加入水，让蛋清在水中溶解1-12h，然后用离心机分离出未溶解的白色物质，取上清液做为蛋清溶剂；水与蛋清的体积比为1∶0.05-0.7；

B、制备二维Fe₃O₄纳米材料：

将硫酸铁加入到上述的蛋清溶剂中，搅拌均匀，得到橙黄色的溶液，硫酸铁与蛋清溶剂的质量/体积比(g/ml)＝0.013-0.5/10

将橙黄色溶液倒入质量浓度为0.01-0.04g/ml十六烷基三甲基溴化铵CTAB的乙醇溶液中，搅拌10-20分钟后，得到黄白色沉淀的溶液，再加入质量浓度为50-80％水合肼，或质量浓度为0.008-0.02g/ml尿素溶液，搅拌10-20分钟后，将上述配制好的反应溶液转移至聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，密封，在120-200℃的烘箱中反应12-24小时；

硫酸铁、十六烷基三甲基溴化铵、尿素的质量比＝1∶3.2-10.2∶2.5-5.6

硫酸铁与质量浓度为50-80％水合肼的质量/体积比(g/ml)＝0.013/5-0.5/5

C、洗涤：冷却后，将产物离心，收集沉淀，用无水乙醇洗涤2-3次，即得到2维Fe₃O₄纳米材料。