[发明专利]一种苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁（PDI-Fe₃O₄）纳米材料的制备方法，属于纳米复合材料的制备技术领域。

背景技术

金属氧化物由于其易操控性和晶格易于匹配等特点，引起了科研人员和技术人员等的广泛重视。其中铁的氧化物，特别是磁性铁氧化物纳米材料在很多领域都有研究和应用，例如分析物的分离和捕获、传感和成像。它们通常被认为是化学和生物的惰性材料，因此，可以对其进行进一步的修饰，以改善其反应活性。例如在磁性纳米粒子上涂覆小分子肽，它们就具有了肿瘤特异性靶向活性，并应用于磁共振成像。它们也应用于（生物）电催化、（生物）分析、细菌灭活、药物输送等。2007年，阎锡蕴课题组意外地发现四氧化三铁磁性纳米粒子具有过氧化物酶活性，再次引发了科研工作者对磁性四氧化三铁的研究兴趣。

然而，由于单一四氧化三铁纳米材料的强磁性和较强的范德华力使其易吸附、易聚集从而导致化学活性点减少，催化活性降低。为了克服这一缺陷，研究者们将目光转向了对单一磁性金属氧化物的修饰上。例如，经卟啉、酪蛋白等修饰后的四氧化三铁纳米复合材料具有对底物更强的亲和力和更好的催化活性。

苝系衍生物是一类具有共轭π体系的稠环芳烃衍生物，由于其优良的热化学和光化学稳定性、强的着色力、电子传输性以及较高的摩尔消光系数以及高荧光量子产率等特点，广泛应用于有机电致发光材料、有机晶体场效应晶体管的半导体材料、荧光探针、功能性发光染料母体等方面。

发明内容

针对单一磁性纳米材料所存在的上述缺点，本发明提供了一种苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米材料的制备方法 。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）选取一定量的柠檬酸钠、氢氧化钠、硝酸钠、硫酸亚铁以及苝二酰亚胺为原料；

（2）将一定量的柠檬酸钠、氢氧化钠、硝酸钠溶于去离子水中混合均匀，加热到100℃形成澄清溶液A；

（3）将一定量的硫酸亚铁溶于去离子水中形成溶液B，将B快速加入A中并搅拌均匀形成混合溶液C；

（4）将混合溶液C快速转移至反应釜中100℃反应1小时。1小时后，将反应釜从烘箱取出，自然冷却到室温并洗涤干燥得四氧化三铁纳米粒子；

（5）将一定量的苝二酰亚胺完全溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液中形成溶液D，将一定量的四氧化三铁溶于去离子水中形成悬浮液E，将D和E混合并磁力搅拌3 h，然后洗涤干燥，制得苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米复合材料；

（6）改变步骤（5）中苝二酰亚胺的用量，制备不同比例的苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米材料。

步骤（1）中：所述苝二酰亚胺具备易于与金属材料配位的官能团。

步骤（4）中：所述澄清混合溶液C中Fe²⁺的浓度为0.10 M。

步骤（5）中：所述苝二酰亚胺与四氧化三铁质量配比为1∶10～1∶100；所述磁力搅拌和干燥时需要避光；所述干燥温度为50～60℃。

本发明的有益技术效果是：

与现有技术相比，本发明采用苝二酰亚胺修饰四氧化三铁，所制得的苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米粒子具有纯度高、尺寸均匀、过氧化物模拟酶活性好等优点；另外本发明采用两步法制得产品，该方法具有操作简便、苝二酰亚胺用量少、反应条件温和以及成本低等优点；采用该方法制得的苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米材料生物亲和性高、催化活性好。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1是实施例2制得的苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米材料的X射线衍射图，其中，曲线a为四氧化三铁的X射线衍射图，曲线b为实施例2制得的苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米材料的X射线衍射图；

图2是实施例2制得的苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米材料的透射电镜图，其中，图A为四氧化三铁的透射电镜图，图B为实施例2制得的苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米材料的透射电镜图；

图3是实施例2制得的苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米材料的红外光谱图，其中，曲线a为苝二酰亚胺的红外光谱，曲线b为实施例2制得的苝二酰亚胺功能化的四氧化三铁纳米材料的红外光谱，曲线c为四氧化三铁的红外光谱图；

图4是不同反应体系的紫外可见吸收光谱图。

具体实施方式

实施例1