一种单分散Fe3O4磁性纳米粒子的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种单分散Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］磁性纳米粒子的制备方法，前驱物为Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］或氧化铁黄，氧化铁黄的化学式为Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］.Ｈ↓［２］Ｏ；稳定剂为油酸；高温有机溶剂为１－十八烯（ｂ．ｐ．３１８℃）；沉淀剂为甲苯、二甲苯、乙醇、异丙醇和丙酮中的任意两种按体积比１∶４～２∶３混合配制而成；前驱物∶稳定剂的摩尔比为１∶４～１∶９；前驱物∶高温有机溶剂的摩尔比为１∶１０；无需惰性气体保护，制备出小尺寸、单分散、窄分布、高饱和磁化强度和超顺磁性的Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］磁性纳米粒子，可广泛用于磁共振成像、生物磁分离、磁靶向药物载体、生物磁标记等生物医学领域和磁性密封、航天润滑以及磁性防伪油墨材料等高技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种单分散Fe304磁性纳米粒子的制备方法。
技术介绍
磁性氧化铁纳米粒子因其特殊的磁学性能在生物医学领域的应用 (如磁共振成像、磁热疗、生物磁分离、磁耙向药物载体等)倍受青 睐和重视。磁性氧化铁纳米粒子的粒径大小、尺寸分布、单分散性好 坏和磁响应性高低对其生物医学应用至关重要，由于小尺寸的磁性纳 米粒子具有与病毒(20-450nm)、蛋白质(5-50nm)、 DNA或基因(2nm 宽和10-100nm长)尺度相比拟的大小，因而适合于与这些生物单元结 合形成磁标记物；磁性纳米粒子的单分散性和窄分布能够为药物在生 物体内的分布、药物动力学等方面的研究提供几乎相同物理、化学和 生物性质的靶向药物载体；高饱和磁化强度有利于提高磁控的可操作 性以及降低磁性纳米粒子因表面修饰所造成的磁损失；超顺磁纳米颗 粒可以完全消除磁性团聚等。然而，小尺寸、单分散、窄分布、高饱和磁化强度和超顺磁性等 的磁性氧化铁纳米粒子制备一直是制约其生物医学应用的瓶颈。因为 采用蒸发冷凝法、研磨粉碎法、机械合金法等物理法方法制备出的磁 性纳米粒子通常粒径大且分布宽，而化学法如常用的共沉淀法制备出 的磁性纳米粒子粒径分布宽、其大小和稳定性强烈地依赖于体系pH子粒径比较均匀，但结晶性差、 磁响应性弱；水热合成法虽然结晶性和磁响应性好，但需要高温高压 且难以获得小粒径单分散的磁性纳米粒子，等等。为了解决上述难题， 人们发展有机相合成的方法，并探索出磁性纳米粒子的金属有机前驱体热分解合成法，例如，Sim S.等以油酸和油胺作为稳定剂，以]，2-十六烷二醇作为还原剂，通过在有机相中热分解乙酰丙酮铁Fe(acac)3 的方法以及晶种生长法合成出粒径在5-20 nm范围可调的单分散Fe304 磁性纳米粒子。(Sun S, Zeng H. J. Am. Chem. Soc., 2002, 124 (28): 8204-8205.)。高明远等在氮气气氛保护下，通过选用高沸点的2-吡咯 垸酮及其衍生物强极性溶剂高温热分解Fe(acac)3、 Fe(CO)s、 FeCup3和 无机铁盐前驱物，以乙二醇及其衍生物为稳定剂，成功地制备出单分 散水溶性的Fe304纳米粒子(中国专利申请号03136275.3和 03136273.7)。 Yu W.W.等采用过筛的FeOOH和Fe(OH)3为铁源，然后， 将其溶解在油酸中，再在惰性气体保护下于l-十八烯溶剂中高温320 °C 热分解得到从6 nm到30 nm可调的单分散Fe304磁性纳米粒子(Yu W W, Falkner J C, Yavuz C T, et al. Chem.Commun. 2004, 2306-2307.)。在上 述这些制备方法中，存在着试剂比较贵(如、Fe(acac)3、 1,2-十六烷二 醇和油胺等)和有毒(如Fe(CO)5、 2-吡咯烷酮等)以及需要过筛和氮 气保护等缺点或不足。因此，开发出一种原料价廉无毒、合成工艺简 单、 一次合成量大、粒径可控的单分散Fe304磁性纳米粒子的制备方法 将具有广阔的应用前景和市场前景。
技术实现思路
本专利技术提供了一种单分散Fe304磁性纳米粒子的制备方法。其条件和步骤如下前驱物为Fe203或氧化铁黄，氧化铁黄的化学式为Fe2CVH20;稳 定剂为油酸；高温有机溶剂为l-十八烯(b.p.318"C);沉淀剂为甲苯、二甲苯、乙醇、异丙醇和丙酮中的任意两种按体积比l: 4 2: 3混合 配制而成；前驱物稳定剂的摩尔比为h 4 1: 9;前驱物高温有 机溶剂的摩尔比为1: 10;按照配比，把前驱物、稳定剂和高温有机溶剂加入三口反应器中，安装好空气冷凝管，然后，磁力搅拌，并于280-32(TC反应2-10小时， 反应结束后，自然冷却至室温，接着加入沉淀剂，超声处理20分钟， 再用永磁铁或离心机分离后，得到黑色的沉淀，至此称为分离步骤； 重复分离歩骤两次，得到的黑色沉淀在50-8(TC下烘干，得到一种单分 散Fe304磁性纳米粒子。其粒径在5-25nm范围内可调，见图1和图2 是透射电镜照片。将分离步骤得到的分离液收集在一起，分离液经蒸馏或减压蒸馏 分离后，回收利用得到相应的有机溶剂。有益效果本专利技术提供了一种单分散Fe304磁性纳米粒子的制备方 法，选用Fe203试剂或商用氧化铁黄(Fe2CVH20)颜料作为前驱物， 无需惰性气体保护，制备出小尺寸、单分散、窄分布、高饱和磁化强 度和超顺磁性的Fe304磁性纳米粒子，可广泛用于磁共振成像、生物磁 分离、磁靶向药物载体、生物磁标记等生物医学领域和磁性密封、航天润滑以及磁性防伪油墨材料等高
与现有技术相比，具有 原料廉价无毒、合成工艺简单、无惰性气体保护、质量稳定、产率高 和单分散粒径可调等优点。 附图说明图1.以氧化铁黄(Fe20;rH20)为前驱物制备的Fe304磁性纳米粒 子的透射电镜(TEM)照片。图2.以Fe203为前驱物制备的Fe304磁性纳米粒子的透射电镜 (TEM)照片。图3. Fe304磁性纳米粒子与标准卡片的XRD谱图。图4. Fe304磁性纳米粒子在室温下的磁滞回线图。具体实施方式 实施例1按照前驱物稳定剂的摩尔比为1: 4，前驱物高温有机溶剂的摩尔比为l: 10，准确称取前驱物氧化铁黄(Fe203'H20) lOmmol、稳 定剂油酸40mmol和高温有机溶剂1-十八烯lOOmmol (35.5mL)加入 250mL三口瓶反应器中，安装好空气冷凝管，然后，磁力搅拌，于320°C 反应10小时，反应结束后，自然冷却至室温。接着，加入180mL的 甲苯和无水乙醇混合溶液(体积比为1: 2)的沉淀剂，超声处理20 分钟，再用永磁铁或离心机分离后，得到黑色的沉淀，至此称为分离 步骤；重复分离步骤两次，得到的黑色沉淀在5(TC下烘干。其产量约 1.5g，产品Fe304磁性纳米粒子的平均粒径约8nm。 实施例2按照前驱物稳定剂的摩尔比为1: 7，前驱物高温有机溶剂的摩尔比为l: 10，准确称取前驱物氧化铁黄(Fe20yH20) lOmmol、稳 定剂油酸70mmol和高温有机溶剂l-十八烯lOOmmol (35.5mL)加入 250mL三口瓶反应器中，安装好空气冷凝管，然后，磁力搅拌，于300°C 反应6小时，反应结束后，自然冷却至室温。接着，加入180mL的甲 苯和异丙醇混合溶液(体积比为l: 3)的沉淀剂，超声处理20分钟， 再用永磁铁或离心机分离后，得到黑色的沉淀，至此称为分离步骤； 重复分离步骤两次，得到的黑色沉淀在5(TC下烘干。其产量约1.3g， 产品Fe304磁性纳米粒子的平均粒径约17nm。 实施例3-14:按下表参数实施，操作方法同实施例l或2。例3-14参数表<table>table see original document page 7</column></row><table><table>table see original document page 8</column></row><table>权利要求1、一种单分散Fe3O4磁性纳米粒子的制备方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单分散Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］磁性纳米粒子的制备方法，其特征在于条件和步骤如下：　前驱物为Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］或氧化铁黄，氧化铁黄的化学式为Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］.Ｈ↓［２］Ｏ；稳定剂为油酸；高温有机溶剂为１－十八烯；沉淀剂为甲苯 、二甲苯、乙醇、异丙醇和丙酮中的任意两种按体积比１∶４～２∶３混合配制而成；前驱物∶稳定剂的摩尔比为１∶４～１∶９；前驱物∶高温有机溶剂的摩尔比为１∶１０；　按照配比，把前驱物、稳定剂和高温有机溶剂加入三口反应器中，安装好空气冷凝管， 然后，磁力搅拌，并于２８０－３２０℃反应２－１０小时，反应结束后，自然冷却至室温，接着加入沉淀剂，超声处理２０分钟，再用永磁铁或离心机分离后，得到黑色的沉淀，至此称为分离步骤；重复分离步骤两次，得到的黑色沉淀在５０－８０℃下烘干，得到一种单分散Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］磁性纳米粒子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉林，洪广言，倪嘉缵，孙德慧，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]