本发明专利技术公开了一种尺寸可控的球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：(1)将分别含有Fe3+、Mn2+、Zn2+的盐溶于以乙二醇为主的溶剂体系中，形成橙黄色的均匀混合液；(2)将表面修饰剂、醋酸钠加入步骤(1)得到的混合液中，磁力搅拌，然后进行超声处理，将反应釜在160‑200℃进行加热，反应12‑20h以上；(3)待反应釜冷却后，清洗产物，然后在真空干燥箱中烘干，得到黑色磁性产物；本发明专利技术采用水热法，通过使用不同的以乙二醇为主的溶剂体系和不同种类、用量的表面修饰剂，实现对纳米颗粒平均粒径在30‑350nm宽范围的调控。该磁性纳米颗粒形貌规整、尺寸分布均一、具有优异的磁性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米
，涉及一种尺寸可控的球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的制备方法。
技术介绍
近年来，磁性纳米颗粒在生物医学应用方面如MRI，肿瘤热疗，靶向载药，生物传感，生物分离等方面研究受到广泛重视。这主要是因为磁性纳米颗粒具有独特而优异的物理、化学性质，如粒径小、比表面积大、偶联容量高，具有磁响应性及超顺磁性，可以在恒定磁场下聚集和定位、在交变磁场下吸收电磁波产热。在各类磁性纳米颗粒中，Fe3O4是至今为止国内外学者研究最多的磁性纳米颗粒。对制备高分散、尺寸可控、生物相容性好的Fe3O4磁性纳米颗粒进行了大量的研究。但由于Fe3O4中存在Fe2+处于亚稳态，很容易再失去一个电子成为Fe3+达到最稳定的氧化态，从而导致磁性颗粒磁性能的降低。为了改善磁性颗粒的抗氧化性能，近年来，少数研究者通过Mn、Zn、Co、Ni等替代，初步研究了MnFe2O4、MnxZn1-xFe2O4、CoFe2O4等铁氧体磁性纳米颗粒具有更高的饱和磁化强度和更好的升温效果。MnZn铁氧体磁性纳米颗粒是一种应用广泛的尖晶石结构的软磁铁氧体材料，具有饱和磁化强度高、易磁化、低矫顽力、良好的生物活性等优良性质，因而在生物医学、光催化、宇航技术等领域有着广阔的应用前景。因而制备出不同尺寸和形貌的MnZn铁氧体磁性纳米颗粒以满足不同领域的应用需求是目前的研究重点。另外，尺寸均一性会对纳米颗粒的性能如磁性、生物相容性产生极大的影响，故也是磁性纳米颗粒应用中需考虑的一个重要因素。现有的MnZn铁氧体磁性纳米颗粒制备方法较为复杂，而且制备出的MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的尺寸不均一。如何采用简单的方法制备出尺寸可控、均匀的MnZn铁氧体磁性纳米颗粒仍然是大家研究的重点。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种尺寸可控的球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的制备方法，解决现有的方法制备尺寸可控的MnZn铁氧体磁性纳米颗粒尺寸不均一、操作过程复杂的问题。本专利技术的技术方案为：尺寸可控的球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：(1)反应前躯体液的制备将分别含有Fe3+、Mn2+、Zn2+的盐溶于以乙二醇为主的溶剂体系中，室温下磁力搅拌，形成橙黄色的均匀混合液；(2)球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的生成将表面修饰剂、醋酸钠加入步骤(1)得到的混合液中，磁力搅拌，然后进行超声处理，超声处理后转入反应釜中密封，将反应釜在160-200℃进行加热，反应12-20h以上；(3)产物的后处理待反应釜冷却后，清洗产物，然后在真空干燥箱中烘干，得到黑色磁性产物；所述以乙二醇为主的溶剂体系为乙二醇和三缩四乙二醇、乙二醇和一缩二乙二醇、乙二醇和水中的一种。所述表面修饰剂为聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯亚胺(PEI)中的一种或是聚乙二醇与聚乙烯吡咯烷酮的混合或聚乙二醇与聚乙烯亚胺的混合。进一步地，Fe3+、Mn2+、Zn2+、醋酸钠的摩尔比为0.5:0.5:2:8。进一步地，步骤(2)中聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺的相对分子质量分别为6000、10000、10000，Mn2+与聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺的摩尔比分别为7.5-75、12.5-125、12.5-125。进一步地，乙二醇和三缩四乙二醇的体积比例为1:1-3:1，乙二醇和一缩二乙二醇的体积比例为：1:1-3:1，乙二醇和水的体积比例1:1-3:1。进一步地，步骤(3)中，清洗产物的方法为：使用酒精和去离子水清洗4-5次。进一步地，步骤(3)中，烘干的温度为70℃。进一步地，步骤(1)中，Fe3+、Mn2+、Zn2+的盐分别为FeCl3.6H2O、MnCl2.4H2O、ZnCl2。进一步地，当溶剂体系为乙二醇和水，Mn2+与PEG的摩尔比为7.5时，所制备的纳米颗粒平均粒径为30nm；当溶剂体系为乙二醇和三缩四乙二醇，Mn2+与PEG的摩尔比为7.5时，所制备的纳米颗粒平均粒径为120nm；当溶剂体系为乙二醇和一缩二乙二醇，Mn2+与PEI的摩尔比为12.5时，所制备的纳米颗粒平均粒径为230nm；当溶剂体系为乙二醇和一缩二乙二醇，Mn2+与PEG和PEI的摩尔比分别为15，25时，所制备的纳米颗粒平均粒径为240nm；当溶剂体系为乙二醇和一缩二乙二醇，Mn2+与PVP的摩尔比为12.5时，所制备的纳米颗粒平均粒径为280nm；当溶剂体系为乙二醇和一缩二乙二醇，Mn2+与PEG和PVP的摩尔比分别为15，25时，所制备的纳米颗粒平均粒径为330nm；当溶剂体系为乙二醇和一缩二乙二醇，Mn2+与PEG的摩尔比为7.5时，所制备的纳米颗粒平均粒径为350nm。通过使用不同的以乙二醇为主的溶剂体系和不同种类、用量的表面修饰剂，平均粒径调控在30-350nm范围内。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：采用本专利技术提供的以乙二醇为主的不同溶剂体系的水热法制备MnZn磁性纳米颗粒，可以实现对纳米颗粒粒径在30-350nm范围的调控。所制备的MnZn磁性纳米颗粒呈球形，其形貌均匀，粒径均一，具有良好的磁性能；在乙二醇和三缩四乙二醇体系或乙二醇和一缩二乙二醇体系中合成的纳米颗粒具有磁化强度高，矫顽力、Ms/Mr低等优点。本方法的优点在于制备过程简单，制备条件温和；制备过程可控，重复性好；通过控制溶剂体系可以控制纳米颗粒的粒径，磁性能。该方法在工业和生物应用等领域都有广阔前景。附图说明图1以乙二醇为主的不同溶剂体系，PEG为表面修饰剂(1g)水热反应后得到的磁性纳米颗粒的XRD图谱。溶剂体系分别为：(a)乙二醇和水，(b)乙二醇和三缩四乙二醇，(c)乙二醇和一缩二乙二醇；图2是以乙二醇和一缩二乙二醇为溶剂为溶剂体系，使用不同种类、用量的表面修饰剂水热反应后得到的磁性纳米颗粒的XRD图谱：(d)PEI-1g，(e)PVP-1g，(f)PEG/PVP-0.5g/0.5g。图3是乙二醇为主的不同溶剂体系(PEG为表面修饰剂：1g)水热反应后得到的磁性纳米颗粒的磁滞回线图。溶剂体系分别为：(a)乙二醇和水，(b)乙二醇和三缩四乙二醇，(c)乙二醇和一缩二乙二醇。图4是以乙二醇为主的不同溶剂体系(PEG为表面修饰剂：1g)和不同种类、用量的表面修饰剂(乙二醇和一缩二乙二醇为溶剂体系)水热反应后得到的磁性纳米颗粒扫描电镜SEM图。(a)乙二醇和水，放大倍数为16万倍；(b)乙二醇和三缩四乙二醇，放大倍数为16万倍；(c)PEI-1g，放大倍数为8万倍；(d)PVP-1g，放大倍数为8万倍；(e)PEG/PVP-0.5g/0.5g,放大倍数为8万倍；(f)乙二醇和一缩二乙二醇，放大倍数为8万倍。具体实施方式实施例1称取1.35gFeCl3.6H2O、0.247gMnCl2.4H2O、0.17gZnCl2溶解于40mL的乙二醇和水的混合溶剂体系中，室温下磁力搅拌30min，形成橙黄色的均匀混合液。将1g的聚乙二醇(PEG)、3.6g无水醋酸钠加入到搅拌均匀的混合液中，磁力搅拌大约30min，再对混合液进行大约10min的超声处理。将混合液移至100ml的聚四氟乙烯内衬的反应釜中密封。将反应釜放至烘箱中，在200℃反应12h。待反应釜冷却后，用酒精和去离子水清洗产物4-5次，然后在真空本文档来自技高网...
【技术保护点】
尺寸可控的球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)反应前躯体液的制备：将分别含有Fe3+、Mn2+、Zn2+的盐溶于以乙二醇为主的溶剂体系中，室温下磁力搅拌，形成橙黄色的均匀混合液；(2)球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的生成：将表面修饰剂、醋酸钠加入步骤(1)得到的混合液中，磁力搅拌，然后进行超声处理，超声处理后转入反应釜中密封，将反应釜在160‑200℃进行加热，反应12‑20h以上；(3)产物的后处理：待反应釜冷却后，清洗产物，然后在真空干燥箱中烘干，得到黑色磁性产物；所述以乙二醇为主的溶剂体系为乙二醇和三缩四乙二醇、乙二醇和一缩二乙二醇、乙二醇和水中的一种；所述表面修饰剂为聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯亚胺(PEI)中的一种或是聚乙二醇与聚乙烯吡咯烷酮的混合或聚乙二醇与聚乙烯亚胺的混合。
【技术特征摘要】
1.尺寸可控的球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)反应前躯体液的制备：将分别含有Fe3+、Mn2+、Zn2+的盐溶于以乙二醇为主的溶剂体系中，室温下磁力搅拌，形成橙黄色的均匀混合液；(2)球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的生成：将表面修饰剂、醋酸钠加入步骤(1)得到的混合液中，磁力搅拌，然后进行超声处理，超声处理后转入反应釜中密封，将反应釜在160-200℃进行加热，反应12-20h以上；(3)产物的后处理：待反应釜冷却后，清洗产物，然后在真空干燥箱中烘干，得到黑色磁性产物；所述以乙二醇为主的溶剂体系为乙二醇和三缩四乙二醇、乙二醇和一缩二乙二醇、乙二醇和水中的一种；所述表面修饰剂为聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯亚胺(PEI)中的一种或是聚乙二醇与聚乙烯吡咯烷酮的混合或聚乙二醇与聚乙烯亚胺的混合。2.根据权利要求1所述的尺寸可控的球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，Fe3+、Mn2+、Zn2+、醋酸钠的摩尔比为0.5:0.5:2:8。3.根据权利要求1所述的尺寸可控的球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺的相对分子质量分别为6000、10000、10000，Mn2+与聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺的摩尔比分别为7.5-75、12.5-125、12.5-125。4.根据权利要求1所述的尺寸可控的球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，乙二醇和三缩四乙二醇的体积比例为1:1-3:1，乙二醇和一缩二乙二醇的体积比例为：1:1-3:1，乙二醇和水的体积比例1:1-3:1。...
【专利技术属性】
技术研发人员：姬海宁，吴杰，王志明，何银春，申超群，刘德胜，李含冬，巫江，周志华，戴丽萍，牛晓滨，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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