[发明专利]一种磁性金纳米粒子复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于功能材料和分析技术领域，更加具体地说，具体涉及一种表面修饰双氨基的磁性Fe₃O₄-金纳米粒子复合材料的制备方法及其在萃取水中多环芳烃和疏水化合物中的应用。

背景技术

磁性纳米粒子具有纳米尺寸效应、生物相容性等特性，而且具有磁响应性，可以很方便的在外加磁场作用下进行导向或分离，因此被广泛用于磁靶向给药、免疫分析、固定化酶、细胞或DNA的分离、环境检测等领域。但是磁性纳米粒子的表面修饰是其应用的关键。金纳米粒子具有尺寸小、表面积大、易于修饰等优点，因此将磁性纳米粒子与金纳米粒子复合可以克服磁性纳米粒子表面修饰上的局限性，组合两者的优异性能，尤其是良好的磁响应性能和高度的选择性。目前文献报道较多的磁性金纳米粒子复合材料的制备方法有两类，一类是制备核壳型的磁性金纳米粒子复合材料，一般过程是先制备磁性纳米粒子，再在一定条件下还原有机金前驱体，制得核壳磁性金纳米粒子，这类方法的主要不足在于反应过程不易控制，容易生成磁性纳米粒子和金纳米粒子的异质结构。另一类方法是在磁性纳米粒子表面吸附金纳米粒子，一般过程是先合成磁性纳米粒子，再修饰上巯基或氨基基团，最后通过金-巯基或金-氨基的相互作用吸附金纳米粒子，这类方法可以在较温和的条件下可控合成磁性金纳米粒子的复合材料。但是由于巯基基团易氧化，不利于后期的保存、应用；而氨基和金纳米粒子的作用相对较弱，制备的复合材料不稳定，超声时容易分离。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备双氨基修饰磁性Fe₃O₄-Au纳米粒子复合材料的方法，该方法利用双氨基的螯合作用更牢固的吸附金纳米粒子，而且该材料结合了金纳米粒子的表面选择性和磁性纳米粒子的超顺磁性，能够萃取水中苯并芘，并且可进行快速、高效分离。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种磁性金纳米粒子复合材料及其制备方法，按照下述步骤进行：

（1）合成四氧化三铁的磁性微球，称取FeCl₃·6H₂O加入到40mL乙二醇中，配成0.05—0.4mol/L的溶液，然后加入无水乙酸钠和聚乙二醇（PEG6000），机械搅拌0.5h，将液体转移至反应釜中，加热至200～300℃反应8～24h，经分离后可得到粒径为100~500nm的四氧化三铁的磁性微球。具体来说：称取FeCl₃·6H₂O加入到40mL乙二醇溶液中，配成0.05～0.4mol/L的溶液，然后加入3.6g无水乙酸钠和1.0g聚乙二醇（PEG6000），机械搅拌0.5h，将液体转移至带有聚四氟乙烯内衬的密封50mL不锈钢水热反应釜中，加热至200～300℃反应8～24h；所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤3～6次，在40～80℃真空干燥，制得粒径为100~500nm的四氧化三铁的磁性微球，具体可以参考中国专利200410009788.9

（2）将步骤（1）制备的磁性Fe₃O₄纳米粒子重新分散到乙醇和水的混合溶液中，乙醇和水的体积比为（1~10）：1，加入过量的浓氨水和四乙氧基硅，所述步骤（1）制备的磁性Fe₃O₄磁性微球、质量分数为25~28%的浓氨水和四乙氧基硅的质量比为1：（1—10）：（0.2—10），室温下持续搅拌3~24h，以使四乙氧基硅在磁性微球表面水解聚合，得到Fe₃O₄/SiO₂磁性材料，其中浓氨水为反应体系提供碱性环境，四乙氧基硅在磁性粒子表面水解聚合得到四乙氧基硅的外壳结构，具体来说：

将步骤（1）制备的磁性Fe₃O₄磁性微球1.0g重新分散到乙醇和水的混合溶液中，乙醇和水的体积比为（1~10）：1，然后加入质量分数为25~28%的浓氨水1~10g，四乙氧基硅0.2~10g，室温20-25℃机械搅拌3~24h，使四乙氧基硅在磁性微球表面水解聚合，得到Fe₃O₄/SiO₂磁性材料。在外加磁场的辅助下收集磁性微球，以去离子水和乙醇清洗3~6次，在40~80℃下真空干燥6~24h，得到干燥的Fe₃O₄/SiO₂磁性微球。