[发明专利]一种新型磁性材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型磁性材料及其制备方法。本发明的制备方法，包括：将富含芳香环的有机物/生物分子与二价金属离子混合反应后制得具有常温超强顺磁性的磁性材料。本发明基于芳香环与离子之间的离子‑π相互作用，使新型磁性材料在常温下具有超强顺磁性。该制备方法原料来源广，分子结构可设计，自组装结构可调控。而且有效避免了铁磁性物质的添加，具有良好的生物相容性，可广泛应用于磁靶向药物、核磁共振成像、磁性转染等领域。

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，具体涉及一种新型磁性材料及其制备方法。

背景技术

磁性材料在生产、生活、国防科学技术中广泛使用。传统的磁性材料主要为无机物(如铁氧体)或以无机物为主的复合磁性材料，含有大量的铁磁性物质(铁钴镍)。专利CN111330023A公开了一种医用磁性纳米复合材料及其制备方法，所述的磁性纳米粒子为铁的氧化物。专利CN110739112A公开了一种磁性材料的制备方法，需要加入铁粉，氧化铁等铁磁性物质。这些磁性材料在体内难以降解，或者降解/氧化产物具有毒性。石墨烯、DNA、MoS₂、CdSe量子点在超低温下才有顺磁性。常温下，铝、金、铂等顺磁性金属的磁化率通常在10^-7emu/g量级(cgs单位制)。专利CN103521148B公开了一种包覆金属氧化物晶体的磁化内构纳米复合材料及制备方法和应用，在超顺磁性无机纳米材料表面包覆金属氧化物晶体，表面积大，分散性好，生物相容性好。专利CN109741897A公开了一种利用乙酰丙酮类金属化合物制备有机溶剂基磁性液体的方法。该方法采用溶剂热法一步制备单分散超顺磁性纳米颗粒MxN1-xFe₂O₄(其中M与N是Fe Zn Co Mn Ni或Mg，x＝0～1)。以碳为主的有机化合物虽然约有500万种，但其中呈顺磁性的却很少，而且机理各不相同。专利CN111662450A公开了一种有机磁性聚合物材料及其制备方法，该材料为以噻唑[5，4-d]噻唑为桥连的聚合物网络结构，其中1，3，5-均三苯酚部分或全部脱氢生成自由基，该自由基孤电子形成局部极化而产生磁矩，仅在低温(100k)下具有磁性特征。专利CN110627835A公开了一类水溶性的顺磁性富勒烯-金属纳米配合物及其制备方法与应用，由多臂侧链短直碳链内含N、O或支链且末端均含亲水基，并能提供多齿配位点的水溶性富勒烯氮宾衍生物直接螯合顺磁性金属离子，作为碳基MRI纳米探针造影增强MRI影像效果显著，在纳米诊疗技术领域具有重要应用前景。Mallick等人使用硝酸铈铵氧化合成聚苯胺，得到的铈掺杂的聚苯胺在400k下仍具有顺磁性，但研究表明其磁性来源于三价的铈离子与聚苯胺上的氮原子结合而非其与苯环的离子-π作用(Chemical Physics Letters,2010,494,232-236)。Whitesides等人利用顺磁性的钬离子交联海藻酸(不含芳香环)得到顺磁性的凝胶，其磁性来源为起交联作用的钬离子(Chem.Mater,2007,19:1362-1368)。Lixia Ren合成了一种顺磁性嵌段共聚物和聚离子液体，磁化率超过2.75×10^-5emu/g，其磁性来源为FeCl₄^-中Fe³⁺的高自旋态。此外，二茂金属高分子有机磁性材料虽然具有超常的常温顺磁性，但其磁性源于磁性金属离子(Fe、Co、Mn、Ni)的铁磁相互作用和有序排列(Eur.J.Inorg.Chem.2008,5327-5337)。

因此，发展新型常温有机磁性材料具有重要的学术意义和实际应用价值。经检索，不含铁钴镍锰的常温超强顺磁性有机材料及其制备方法，目前尚无文献报道。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，尤其是目前常温超强顺磁性材料缺乏的困境，提供一种新型磁性材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型磁性材料的制备方法，所述制备方法包括：将富含芳香环的有机物/生物分子与二价金属离子混合反应后制得具有常温超强顺磁性的磁性材料。本发明的新型磁性材料中富含的芳香环与溶液中的二价金属阳离子通过离子-π相互作用后，使其复合物上形成未成对电子。这些未成对电子在常温下也能稳定存在，赋予复合物常温超强顺磁性。