[发明专利]一种水溶性磁性二氧化钛及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种水溶性磁性二氧化钛，其特征在于，在二氧化钛分子中掺杂四氧化三铁，并化学连接上亲水性基团构成，所述的二氧化钛和四氧化三铁的质量含量比为1-10︰10-1，所述的二氧化钛为金红石型或锐钛型二氧化钛。

2.权利要求1所述的水溶性磁性二氧化钛，其特征在于，所述的该水溶性磁性二氧化钛的粒径为1-1000nm。

3.权利要求1或2所述的水溶性磁性二氧化钛的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：

（1）制备磁性四氧化三铁纳米粒：

将三价铁盐5.40-8.62g，加入 150-200ml 蒸馏水溶解，过滤，除去不溶物，得第一溶液A；将二价铁盐2.92-4.26g，加入 120-180ml 蒸馏水溶解，过滤，除去不溶物，得第二溶液B；将第一溶液A和第二溶液B混合，用盐酸调节溶液 pH 为 1-2，加入 0.43-0.74g 柠檬酸三钠，搅拌均匀，得混合溶液，将混合溶液加热至 70℃-80℃，不断搅拌下，再滴入氨水，至混合溶液pH8.8-9.2；静置沉淀 30-60min，弃去上层清液，得沉淀物，沉淀物用蒸馏水洗涤 3-4 次，再用乙醇洗涤至溶液为中性，得磁性四氧化三铁纳米粒；

所述的三价铁盐为氯化铁、溴化铁、碘酸铁、高氯酸铁、次氯酸铁、硝酸铁、硫酸铁、硫化铁、磷酸铁、磷酸一氢铁、磷酸二氢铁、碳酸铁、醋酸铁、硅酸铁、高锰酸铁和硫氰酸铁中的任一种；所述的二价铁盐为氯化亚铁、溴化亚铁、碘化亚铁、高氯酸亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁、磷酸亚铁、碳酸亚铁、醋酸亚铁、硅酸亚铁和硫氰酸亚铁中的任一种；

（2）制备聚乙二醇基磁性液体：

将步骤（1）制备的磁性四氧化三铁纳米粒加入 150-200 ml蒸馏水，使用 pH 计测量其pH值，滴加8M的 NaOH 溶液调节 pH9.8-10.2，加热溶液至80℃并保持此温度，搅拌下一边滴加油酸25-30ml、一边滴加NaOH，调节 pH9.8-10.2，80℃下继续搅拌 30-60min，静置，冷却；然后搅拌下，倾入质量浓度50%的盐酸125-150ml，磁性物质凝聚在一起，沉淀，除去上清夜，得沉淀物，沉淀物用去离子水洗涤3-4 次，搅拌下，加入聚乙二醇清洗一次，2000-3000rpm 离心除去上清液，用无水乙醇同样处理一次；将所得粘性物质在50-80℃下真空干燥8-12h，得固体物质，固体物质冷却、称量，加入 2 倍固体物质重量的煤油聚乙二醇，研磨至无明显颗粒，再搅拌 2-3h，得悬浮液，悬浮液4000-6000rpm 离心10-20min，取中层液体，即成聚乙二醇基磁性液体；

（3）制备磁性二氧化钛复合材料：

将5ml钛酸丁酯溶于 15ml 无水乙醇，不断搅拌至成溶胶状，再滴入到50ml步骤（2）制备的成聚乙二醇基磁性液体中，用 1M 硝酸调节 pH4-5，在100℃-110℃下，搅拌至溶胶成凝胶状，将凝胶取出，80℃干燥 2-8h，研制成过100-120目筛的细粉，450℃下煅烧2-4h，得磁性二氧化钛复合材料；

（4）制备水溶性磁性二氧化钛：

将步骤3制备的磁性二氧化钛复合材料100-200mg，加入1.5mg/ml 聚乙烯亚胺，超声分散10min，15-25℃搅拌24h，透析12-24h，-80℃冻干24-48h，得冻干物，将冻干物溶于50-80ml反应溶剂中，超声溶解1-2h，再在15-25℃搅拌24h至固体全部溶解，得到TiO₂-IONP-PEI溶液；取羧基水溶性物质90-150mg、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐150-250mg，N-羟基琥珀酰亚胺100-150mg超声分散于20-40ml反应溶剂中，避光室温搅拌反应30-60min，得反应液，将该反应液加入到TiO2-IONP-PEI溶液中，室温反应8-24h，得TiO2-IONP-PEI反应溶液，加入TiO2-IONP-PEI反应溶液3-4倍体积的丙酮，冰浴冷却，析晶，10000rpm离心15min，得沉淀物，沉淀物用丙酮洗一次，再离心，离心得到的沉淀物用水复溶透析2天，冻干，即得水溶性磁性二氧化钛；上述反应溶剂为甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的一种；羧基水溶性物质为透明质酸、羧基PEG、氨基酸、核酸、羧基壳聚糖和叶酸的一种。