[发明专利]一种简便的调控四氧化三铁纳米团簇形貌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机纳米材料的合成技术领域，具体涉及一种简便的调控四氧化三铁纳米团簇形貌的方法。

背景技术

磁性Fe₃O₄纳米粒子因其独特的超顺磁性、良好的生物相容性，良好的磁响应性，在靶向传送、MRI成像、传感及载体领域得到广泛的应用。磁性Fe₃O₄纳米粒子的制备一般采用湿化学法，如化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液、热分解法及水热/溶剂热法等。这些方法制备的磁性Fe₃O₄纳米粒用以满足不同领域对纳米材料的需求。水热/溶剂热法具有工艺简单、设备便宜、易于批量生产、可直接得到晶态良好的微粒的特点。

目前较为成熟的溶剂热方法制备得到的纳米团簇往往采用柠檬酸三钠、EDTA二钠或聚合物为稳定剂，其产物大多为单个纳米粒子的团簇体，如Li等采用聚乙烯醇为分散剂，乙二醇为溶剂及还原剂，FeCl₃为铁源，NaAc为碱源，200℃下反应8-72h，制备得到了MFe₂O₄(M＝Co,Mn,Zn，Fe)，粒径分布范围为200-800nm。Zhao等将体系的分散剂换为低毒性的Na₃Cit，可以制备得到80-410nm的Fe₃O₄纳米团簇体。这种纳米团簇体由许多小的Fe₃O₄纳米单晶组装而成，仍具有超顺磁性，较高的饱和磁化强度，表面带有羧基、胺基或巯基等特征基团、可以做到低毒性，也避免了单个Fe₃O₄纳米晶粒过大而出现超顺磁性向铁磁性的转变。然而，这种纳米团簇由于粒径大而导致易出现聚沉，不利于其在生物医药领域内的更高层次的应用，如何克服现有溶剂热法制备Fe₃O₄纳米团簇存在的粒径过大、缺乏粒径调控可能性的问题，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，提供一种简便的调控四氧化三铁纳米团簇形貌的方法，该方法得到的粒径为10～100nm。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种简便的调控四氧化三铁纳米团簇形貌的方法，包括以下步骤：

1)前驱体溶液的制备

将Fe源和乙二醇混合，搅拌下使Fe源溶解，形成透亮的亮黄色溶液；向得到的亮黄色溶液中加入分散剂，然后加入水，搅拌使Fe源均匀地分散，最后加入碱源，Fe源和碱源的摩尔比为(12～17):100，搅拌并超声，得到前驱体溶液；其中，铁源与水的比为1.00～1.35g：1～5mL；

2)Fe₃O₄纳米粒子的制备

将步骤1)得到的前驱体溶液在反应釜中于160℃～200℃下，反应4～10h，经过处理，得到Fe₃O₄纳米粒子。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中Fe源和乙二醇的摩尔比为(0.37～0.5):36。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中Fe源和分散剂的摩尔比为(19～25):100。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中Fe源为六水合三氯化铁。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中分散剂为二水合柠檬酸钠。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中碱源为二水合乙酸钠。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中搅拌均是在室温下进行的，搅拌的转速为500～700rpm，时间为30～60min。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中超声的功率为200W，超声的时间为1～30min。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中处理具体过程为，反应完成后，冷却至室温，得到悬浊液，将悬浊液全部倒出至烧杯中，重复磁分、洗涤操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果为

1.本发明采用的溶剂热法步骤简单，对设备要求低，原料来源广泛，廉价易得，原料无有害物质，环保，具有良好的生物相容性；制备得到的微粒具有比表面积大、水分散性和稳定性良好、在外加磁场中磁响应性快的特点。

2.本发明对操作的环境要求低，不需要无氧条件，室温下操作即可。

3.本发明制备得到的Fe₃O₄纳米粒子具有较高的单分散稳定性，至少可保持良好的单分散性达半年以上。