[发明专利]一种制备单分散α-Fe2O3纳米颗粒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种制备单分散α-Fe₂O₃纳米颗粒的方法。 

背景技术

近年来，纳米颗粒由于量子限制效应和量子尺寸效应而具有独特的物理和化学性质，吸引着生物学和生物医学等领域研究人员的广泛关注。其中，氧化铁纳米粒子凭借其较高的热力学稳定性，磁学和催化性能等独特优势，成为了最常用生物学和生命科学研究中的最常用的纳米材料，其应用包括生物分子的检测，磁共振成像，生物催化作用，基因或药物靶向转染等等。为了获得适于生物应用的功能化纳米材料，氧化铁纳米粒子首先需要具有良好的生物相容性和单分散性，同时需要合适的尺寸以及利于表面修饰与改性的活性区域。为了达到这一目的，制备尺寸和形貌可控的氧化铁纳米粒子的方法不断被开发出来，如共沉淀法、热分解法与水分法等。尽管采用这些方法能够获得各种尺寸与形貌的氧化铁纳米粒子，然而由于它们具有的一些局限性使其难以满足实际应用的需求，如实验条件苛刻，制备的产物水溶性较差，需要特定的模板分子以及生物相容性差等。为了满足日益增长的应用需求，开发一种经济有效并能大规模合成的单分散性和水溶性的铁氧化物纳米粒子具有十分重要的意义。 

作为最稳定和丰度最高的铁氧化合物，赤铁矿(α-Fe₂O₃)是一种在室温下具有弱铁磁性的材料，在过去的几年中这种材料已被广泛地应用于催 化剂，颜料，气体传感器，磁性材料以及锂离子电池的研究。然而，从已有的应用中释放出来的氧化铁粒子是空气中灰尘的重要组成部分。这些尺寸分布在纳米尺度到微米尺度的氧化铁纳米粒子被证实为引起空气污染的原因之一。此外，基于α-Fe₂O₃纳米颗粒的生物应用正在不断地开展，如生物催化和癌症治疗等等。已有的研究表明，Fe₂O₃纳米颗粒在生物体内能够释放Fe³⁺，并通过Fe³⁺/Fe²⁺与H₂O₂的反应产生大量·OH，从而引起细胞的氧化损伤。然而，也有研究表明，纳米Fe₂O₃在生理pH下能够直接催化H₂O₂生成水和氧气，这种类似生物酶的催化特性，可用于降低氧化应激反应引起的细胞毒性。因此，Fe₂O₃纳米颗粒引起的细胞反应和细胞毒性仍然存在着较大的争议。出于增强纳米材料的生物性的理解与认知，研究氧化铁纳米材料在不同的生物应用中的毒理学特性显得尤为重要。 

发明内容

本发明的目的就是提供一种反应条件温和、制备工艺简单的单分散α-Fe₂O₃纳米颗粒制备方法。 

本发明的制备单分散α-Fe₂O₃纳米颗粒的方法，包括以下步骤： 

(1)称取硝酸铁，将其溶于超纯水中，在80-120rpm下振荡，使其完全溶解，制得浓度为0.2-0.6mol/L的硝酸铁溶液； 

(2)称取甘氨酸，将其溶于超纯水中，在超声作用下使其完全溶解，制得浓度为0.2-0.6mol/L的甘氨酸溶液； 

(3)取体积比为0.8∶1-1.2∶1的步骤(1)和(2)制备的硝酸铁溶液和甘氨酸溶液，加入到水热反应釜中，再加入超纯水和无水乙醇，超纯水与硝酸铁溶液的体积比为3∶1-6∶1，无水乙醇与硝酸铁溶液的体积比为2∶1-5∶1，扣 上反应釜盖后，振荡1-3min使溶液混合均匀； 

(4)将反应釜置于程序升温仪中，设定升温速率为15-25℃/min，最终使温度稳定在175-185℃，在此温度下反应10-14h； 

(5)待反应结束后，冷却至室温，将得到的反应产物分别用无水乙醇和超纯水各清洗3次后，用烘箱将其烘干，烘箱温度为50-70℃，干燥时间6-10h。 

本发明所公开的制备方法，步骤(1)中，优选：振荡频率为100rpm，硝酸铁溶液的浓度为0.4mol/L。 

本发明所公开的制备方法，步骤(2)中，优选：甘氨酸溶液的浓度为0.4mol/L。 

本发明所公开的制备方法，步骤(3)中，优选：硝酸铁溶液和甘氨酸溶液的体积比为1∶1；超纯水与硝酸铁溶液的体积比为4.7∶1；无水乙醇与硝酸铁溶液的体积比为3.3∶1；振荡时间为2min。