[发明专利]一种双层修饰的铁基磁性材料的制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉一种双层修饰的铁基磁性材料的制备方法。

背景技术

近十几年，磁性纳米材料受到了人们的极大关注，它在机械，电子，光学，化学和生物学领域有着广泛的应用前景。通过在纳米磁性粒子表面接枝多种具备不同性质的功能化基团，使得纳米材料在实现多功能化同时具备易分离、可识别等优点。因此，磁性纳米粒子的制备及表面修饰在当前纳米科学研究中占据重要的地位，其关键技术是控制磁性粒子的尺寸和表面性质。目前存在的制备方法中，对尺寸控制并不困难，但表面官能团修饰及表面电性控制技术仍待改进。通过对纳米磁性粒子进行表面修饰，既可以改善其生物相容性，又赋予它各种特殊功能。通常可经过共聚、接枝或表面改性，使磁性粒子表面带有羟基、羧基、氨基等功能基团，然后再与蛋白质、抗体、抗原等连接，应用于细胞分离、靶向药物、磁共振成像和免疫分析等方面。目前，磁性纳米微粒表面修饰及电性控制是化学和生物医学的一个热门研究课题。 

随着人们对复合材料的表面修饰技术研究的不断深入。目前，实现复合材料的表面多功能化有两个基本的思路：一是利用复合材料的微观结构调控，通过形成具有不同表面特性及功能的纳米颗粒的二元异质结构来实现；另外一个思路，是在微米尺度的球表面，通过一些物理方法或者化学手段来实现表面的多功能化修饰。现有技术制备水溶性磁性纳米粒子，在纳米粒子表面修饰的主要手段：有机聚合物包覆、配体交换。有机聚合物包覆，容易造成粒子团聚，纳米粒子溶解性不稳定。

发明内容

本发明提供一种双层修饰的铁基磁性材料的制备方法，该方法制备的磁性材料材料具有结构稳定、磁性能优异等特点。

为了实现上述目的，本发明提供一种双层修饰的铁基磁性材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）磁性纳米粒子

将氯化铁和草酸钾溶于乙二醇制得混合溶液，氯化铁在乙二醇溶液中的浓度为：0.2-0.35mol/L，草酸钾在乙二醇溶液中的浓度范围为：1-1.25mol/L，氯化铁与草酸钾摩尔比范围为：1∶4-6；

将乙二胺加入上述混合溶液中，搅拌、超声得到均一悬浊液，氯化铁与乙二胺摩尔比范围为：1∶6.5-8.7；

将悬浊液移入有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜进行溶剂热反应，温度范围为180-210℃，反应时间为10-15h，保持反应体系压力在10-15个大气压范围内，反应结束自然冷却至室温；

用去离子水或无水乙醇离心洗涤沉淀物，去掉沉淀物中溶剂，室温干燥后即可得到表面官能团修饰的磁性纳米粒子；

  （2）硅包覆

配制浓度为70-80g/L的环戊烷烷溶液，将α-(4-壬基苯基)-ω-羟基-聚(氧化-1，2-联乙烷)表面活性剂，加入环己烷溶液中，表面活性剂与环戊烷的摩尔比为1:10-20，超声溶解；

取上述表面官能团修饰的磁性纳米粒子，加入上述具有表面活性剂的环戊烷溶液中，搅拌得到混合液，其中所述磁性纳米粒子与所述具有表面活性剂的环戊烷溶液的质量比为1:15-25；

将上述混合液超声分散均匀，置入容器中，加入浓氨水，调节混合溶液的pH值为7.5-8.0，然后依次加入正硅酸四乙酯、3-氨基丙基-三乙氧基硅烷，其中正硅酸四乙酯、3-氨基丙基-三乙氧基硅烷和上述表面官能团修饰的磁性纳米粒子的质量比为1:0.5-1：10-15，常温搅拌6-8h，离心分离，分别用乙醇和水各洗涤3-5次，制得二氧化硅包覆的表面官能团修饰的磁性纳米粒子。

本发明制备的磁性材料，先采用有机物对铁基纳米磁性材料的表面改性，然后再用二氧化硅包覆其表面，使得该磁性材料具有稳定的结构以及较高的磁活性。

具体实施方式

实施例一

将氯化铁和草酸钾溶于乙二醇制得混合溶液，氯化铁在乙二醇溶液中的浓度为0.2mol/L，草酸钾在乙二醇溶液中的浓度为1mol/L，氯化铁与草酸钾摩尔比为1∶4；将乙二胺加入上述混合溶液中，搅拌、超声得到均一悬浊液，氯化铁与乙二胺摩尔比为1∶6.5。

将悬浊液移入有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜进行溶剂热反应，温度为180℃，反应时间为15h，保持反应体系压力在10个大气压范围内，反应结束自然冷却至室温； 用去离子水或无水乙醇离心洗涤沉淀物，去掉沉淀物中溶剂，室温干燥后即可得到表面官能团修饰的磁性纳米粒子。