[发明专利]一种以片状碳酸钙为模板的水基磁性液体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种以片状碳酸钙为模板的水基磁性液体及其制备方法。

背景技术

磁性液体是一种新型纳米功能材料，是经过表面活性剂包覆的粒径尺寸10nm左右的磁性颗粒均匀分散于基载液中，形成一种纳米级、固液两相均一稳定混合的胶体悬浮液，在外加场下不发生分层沉淀。磁性液体是一种兼具液体的流动性与固体磁性材料对磁场的响应特性的一种新型功能材料， 因此，其被广泛应用于化工、生物和临床医学等多个领域。

磁性颗粒按照类别可分为：金属类，有Fe、Co、Ni 、Fe-Co、Fe-Ni合金等；氮化铁类，有FeN、Fe3N、Fe4N、Fe16N2（或Fe8N)等；金属氧化物类，主要有Fe3O4，γ-Fe2O3，MFe2O4 (M = Co, Mn, Ni等）。Fe3O4磁性颗粒能够在外加磁场作用下被迅速磁化，当外加磁场撤去后磁性又立即消失，无矫顽力和剩磁，表现出优良的超顺磁性，因而具有特殊的物理化学性能和纳米性能。

基载液主要有水或水溶液、碳氢化合物、有机硅油全氟化液体等作为磁性颗粒的载液。根据磁性液体不同用途选用相应的载液，用在机械密封、扬声器上阻尼等多为油基类磁性液体，而应用到医药上的磁性液体则一般是以水为载液。在专利CN 1702782A中采用壳聚糖的衍生物-羧甲基壳聚糖作为表面活性剂合成Fe₃O₄磁性颗粒以片状碳酸钙为模板的水基磁性液体，该磁性液体具有生物相容性，适用于医学领域；其采用的制备方法为在合成磁颗粒的同时加入表面活性剂使合成与改性同步进行，在加料时，羧甲基壳聚糖是相对于Fe₃O₄过量的，由于合成与改性同时进行，其反应顺序及反应程度不可控，就会存在有的Fe₃O₄磁性颗粒外包覆的表面活性剂为多层，而生成较晚的Fe₃O₄磁性颗粒不能被完全包覆的情况，而如果羧甲基壳聚糖加入过多，就会严重导致Fe₃O₄磁性颗粒多层包覆。而该专利中的纯化过程只能够除去未被完全包覆的Fe₃O₄磁性颗粒和未包覆的羧甲基壳聚糖，无法除去多层包覆的Fe₃O₄磁性颗粒表面多余的羧甲基壳聚糖，使其成为单层包覆的Fe₃O₄磁性颗粒，因此会影响到最终制得的磁性液体的磁性，从而影响应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种以片状碳酸钙为模板的水基磁性液体的制备方法及其制备的以片状碳酸钙为模板的水基磁性液体。本方法依据羧甲基壳聚糖的特性，在纯化过程中增加单层包覆处理，增强了以片状碳酸钙为模板的水基磁性液体的磁性。

本发明的技术方案如下：

一种以片状碳酸钙为模板的水基磁性液体的制备方法，包括以下步骤：

1）、配制Fe²⁺和Fe³⁺的铁盐前驱体溶液，向铁盐前驱体溶液中加入过量的溶解有羧甲基壳聚糖的碱溶液，在氮气保护条件下，缓慢加入片状碳酸钙，在一定温度反应一段时间，即得到磁性液体；

2）、磁性液体的纯化与单层包覆处理：将1）得到的磁性液体依次进行离心，除去沉淀后，将溶液进行超声后在进行超滤；离心除去未能完全被包覆的Fe₃O₄磁性颗粒，由于表面没有被羧甲基壳聚糖包覆，易发生团聚，经离心处理后会沉降下来而除去；超声可使Fe3O4磁性颗粒表面吸附过多的羧甲基壳聚糖脱落变为游离羧甲基壳聚糖，超滤除去游离羧甲基壳聚糖。由于羧甲基壳聚糖依靠羧基、氨基、醇羟基与Fe₃O₄磁性颗粒表面作用而吸附在Fe₃O₄磁性颗粒上形成单层包覆，而多余的羧甲基壳聚糖是以分子间的氢键作用吸附在Fe₃O₄磁性颗粒的单层包覆层上，在一定超声条件下，可以使多余吸附的羧甲基壳聚糖脱离，而单层吸附的羧甲基壳聚糖依旧稳定吸附。

优选地，所述铁盐前驱体溶液的配置具体为：将三氯化铁配成质量浓度为60%-70%的水溶液，将二氯化铁配制成浓度为15%-30%的水溶液，按照Fe²⁺：Fe³⁺ = 1:1.5-2的摩尔比将两种溶液混合配成铁盐混合溶液。