核壳纳米晶的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种NaGdF4OCaFjS壳纳米晶的制备方法，属于纳米材料制备技术领域
【背景技术】
[0002]核磁共振成像(MRI)是基于原子核磁共振和质子自旋弛豫、磁场条件下的无辐射损伤的医学诊断技术。核磁共振造影剂作为MRI重要的辅助手段，按增强类型分为Tl型和T2型。相比于T2型造影剂(如氧化铁)，T1型造影剂通过正向强化提高空间分辨率，拥有更强的信号。故目前临床上Tl加权磁共振成像应用更为普遍。相比目前在临床上普遍使用的磁共振造影剂Gd-DTPA(马根唯显)，NaGdF4纳米晶则表现出较高的纵向摩尔弛豫率ri，应用前景较好。然而目前合成高质量的NaGdF4纳米晶比较成熟的方法是采用有机油相(油酸，1-十八烯)作为介质，此方法所制备的纳米材料易发生离子渗漏，不具备生物兼容等性质，临床应用安全性难以保障。CaFJlj是一种良好的外延壳层材料，具有稳定性好、结晶性高和理想的光学透明度等性质，更值得注意的是生物相容性好。如果将CaF2修饰在NaGdF 4纳米晶的表面，可有效提高其生物相容性，阻止Gd离子的渗漏，从而提高生物安全性。所以，制备NaGdF4OCaF2核壳纳米晶Tl磁共振分子影像探针，具有重要的意义。
[0003]美国《美国化学会纳米》(ACS Nano, 2012年，第6卷，第8280-8287页)报道合成大小为27nm的(a -NaYbF4: Tm3+) OCaF2核壳纳米晶。合成中采用《美国化学会志》(Journalof the American Chemical Society，2005 年，第 127 卷，第 3260-3261 页)报道的方法，合成主要原料为三氟乙酸盐，其在提供氟源的同时，提供了稀土元素和钙元素。然而，三氟乙酸盐在高温裂解下会产生有毒的氟化物，故限制了其推广生产。
[0004]《纳米尺度》(Nanoscale，2012年，第4卷，第4611-4623页)报道合成大小为10.5nm的NaGdF4:Yb，ErOCaF2核壳纳米晶。合成中先合成核层，核层溶液经洗涤、离心、沉淀得到种晶，再通过种晶诱导重复类似合成步奏得到核壳纳米晶。该方法中颗粒需历经蒸发甲醇以及抽真空的过程，大小和形貌易受到反应的温度以及时间的影响，需精确控制其合成过程；而且此法耗时长，种晶处理繁琐，使用的溶剂多，成本高，合成过程无法实现连续操作，故不利于推广生产。
[0005]综上所述，现有制备NaGdF4OCaF2核壳纳米晶的方法，一方面制备过程中会产生有毒的氟化物；另一方面，现有技术合成时间较长，过程复杂，不利于推广生产。
【发明内容】
[0006]本发明为解决现有技术所存在的不足之处，提供了一种NaGdF4OCaF2核壳纳米晶的制备方法，解决的技术问题是现有制备方法产生有毒物质，操作复杂、合成时间较长，过程复杂等缺点。
[0007]本发明为解决技术问题采用如下技术方案:
[0008]本发明NaGdF4OCaF2核壳纳米晶的制备方法是:首先通过在常温下加入氟化氨和氢氧化钠作为氟源与钠源，以及在高温下快速注射油酸钆复合物前驱体来制备NaGdF4纳米晶；然后通过在合成完成的NaGdF4纳米晶体系中，高温下继续缓慢注射油酸钙复合物前驱体来制备NaGdF4OCaF2核壳纳米晶。
[0009]本发明制备方法的具体步骤如下:
[0010]a、将钆盐加入到油酸中，搅拌均匀，然后在80°C?150°C下保温20?300min，获得透明清液A，将所述透明清液A自然冷却至室温，即得油酸钆复合物前驱体，其中钆盐质量和油酸体积的比例为0.01?0.2g/mL ；
[0011]b、将氧化钙加入到油酸中，搅拌均匀，100°C?150°C下保温30?300min，获得透明清液B，将所述透明清液B自然冷却至室温，即得油酸钙复合物前驱体，其中氧化钙质量和油酸体积的比例为0.01?0.lg/mL ；
[0012]c、将溶有NH4F和NaOH的甲醇溶液加入到油酸和十八烯的混合物中，搅拌均匀，然后再加热至50?150°C保温0.5?2h以除去甲醇，在氮气保护流下加热到240?320 °C,获得反应液C，其中NH4F质量、油酸体积及十八烯体积的比例为:0.00178?0.17845g:1mL:1?4mL ；NH4F与NaOH的质量比为1:0.2?1.1 ;油酸和十八烯的总体积与甲醇体积的比为1:0.2?0.5 ;
[0013]d、在240?320°C下，将步骤a制备的油酸钆复合物前驱体5秒内注射到步骤c制备的反应液C中，继续保温0.2?2h，获得反应液D，其中所述油酸钆复合物前驱体与所述反应液C的体积比为0.1?0.2:1 ;
[0014]e、在240?320°C下，将步骤b制备的油酸钙复合物前驱体注射到步骤d制备的反应液D中，继续保温0.2?2h，然后冷却至室温，即得NaGdF4OCaF2核壳纳米晶，其中所述油酸钙复合物前驱体与所述反应液D的体积比为0.02272?0.08334:1。
[0015]本发明所述的NaGdF4OCaF;^壳纳米晶的制备方法，其特征在于:一步法(连续操作)合成了 NaGdF4OCaF2核壳纳米晶；所述钆盐为GdCl 3、Gd (NO3) 3或Gd (CH 3C00) 3。
[0016]在本发明中通过在240?320°C，快速注射预先制备的油酸钆复合物前驱体，使NaGdF4快速成核与生长，接着缓慢注射预先制备的油酸钙复合物前驱体，得到均匀的NaGdF4OCaF2核壳纳米晶。
[0017]与已有技术相比，本发明有益效果体现在:
[0018]1、本发明为NaGdF4OCaFdS壳纳米晶的制备方法，通过在常温下加入氟化氨和氢氧化钠作为氟源与钠源，以及在高温下依次注射油酸钆复合物前驱体和油酸钙复合物前驱体来制备NaGdF4OCaF2核壳纳米晶。与文献报道的制备方法相比较，避免产生有毒氟化物，简化了操作过程，制备的钆及钙的油酸复合物也较稳定，便于储存；
[0019]2、本发明在制备NaGdF4OCaFdS壳纳米晶的过程中，避免了加入生成非晶的NaGdF4的反应过程；在除甲醇的过程中不需要对温度、时间等反应参数严格控制；而且在合成多层结构中，避免了纯化等复杂的过程，使用的有机溶剂较少，成本较低，污染小，操作简单，易于推广生产；
[0020]3、本发明所制备的球形结构颗粒尺寸均匀，0&?2可以很好地防止钆离子的渗漏，是较好的Tl磁共振分子影像造影剂，在医学检测等领域有广阔的前景。
【附图说明】
[0021]图1为实施例1产物的X-射线衍射花样；
[0022]图2为实施例1产物的透射电镜(TEM)照片；
[0023]图3为实施例1经过改性后钆离子随着时间的渗漏率的对照图，反应了壳层氟化钙对钆离子的防渗漏作用；
[0024]图4为实施例2产物的透射电镜(TEM)照片；
[0025]图5为对比例I产物的透射电镜(TEM)照片，纳米粒子发生了分离；
[0026]图6为对比例2产物的透射电镜(TEM)照片，纳米粒子发生了分离；
[0027]图7为对比例3产物的透射电镜(TEM)照片，纳米粒子发生了分离。
具体实施例
[0028]实施例1
[0029]本实施例按如下步骤制备NaGdF4OCaF2核壳纳米晶:
[0030]a、在第一反应器中加入1mL的油酸，并加入0.1g GdCl3，搅拌均匀，设置温度在80°C，保温5h，形成透明清液A，自然冷却至室温，获得油酸钆复合物前驱体；
[0031]b、在第二反应器中加入1mL油酸，并加入0.1g CaO，搅拌均匀，设置温度在100°C，保温5h，形成透明清液B，自然冷却至室温，获得油酸钙复合物前驱体；
[0032]C、在第三反应器中，加入1mL的油酸、1mL的十八烯，搅拌均匀，逐滴加入溶有
0.0178g NH4F和0.00356g NaOH甲醇溶液10mL，然后将其加热至50°C，保温2h以除去甲醇，将混合溶液在氮气保护流下加热到240°C，获得反应液C ;
[0033]d、在240°C下，将2mL油酸钆复合物前驱体快速注射至第三反应器中，再保温
0.2h，得反应液D ;
[0034]e、在240°C下，将0.5mL油酸钙复合物前驱体注射至第三反应器中，再保温0.2h,即得NaGdF4OCaF2核壳纳米晶；将上述步骤制备出的纳米材料离心后所获得的固体产物分散到环己烷中备用。
[0035]图1为本实施例所制备的NaGdF4OCaF2纳米材料的X —射线衍射花样图(采用飞利浦V Pert PRO SUPER X-射线衍射仪进行表征)，从图中可以看出所制备的NaGdF4OCaF2纳米材料是六方相的。
[0036]图2为本实施例所制备的NaGdF4@CaF2m米材料的透射电子显微镜图(采用日立H-8010透射电子显微镜进行表征)，从图中可以看出本实施例所制备的NaGdF4OCaF2纳米材料的直径约为6nm，为核壳结构。
[0037]图3是本实施例制备的NaGdF4@CaF2m米材料按照发明专利(一种亲水性聚乙二醇-疏水性聚磷酸酯嵌段共聚物及其制备方法和用途，申请号:201410668541.1)的方法进行改性修饰后，与相同大小的NaGdF4纳米材料经过相同方法改性对比，经过对溶液中钆离子的检测(采用ICP-AES电感耦合等离子体发射光谱仪)，发现在有氟化钙保护的情况下，Gd离子的渗漏得到了明显的改善。
[0038]实施例2
[0039]本实施例按如下步骤制备NaGdF4OCaF2核壳纳米晶:
[0040]a、在第一反应器中加入1mL的油酸，并加入2g GdCl3，搅拌均匀，设置温度在150°C，保温20min，形成透明清液A，自然冷却至室温，获得油酸钆复合物前驱体；
[0041]b、在第二反应器中加入1mL油酸，并加入lgCaO，搅拌均匀，设置温度在150°C，保温30min，形成透