专利名称：一种水溶性铁酸盐纳米粒子的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁酸盐纳米粒子的制备方法，具体说，是涉及一种水溶性铁 酸盐纳米粒子的制备方法，属于纳米材料技术领域。
背景技术：
锰、锌、钴、镍的铁酸盐是重要的功能性材料。其中Mn-Zn、 Ni-Zn铁酸盐
是世界上目前产量最大的高频软磁体，常用作髙频变压器、感应器和记录磁头等 的磁性材料。铁酸盐还是重要的催化剂，已被应用于合成氨、费托合成，以及乙 苯、丁烯等的氧化脱氢反应，它在化学和化工合成等领域具有广阔的应用前景。 铁酸盐纳米粒子因具有超顺磁性，其在生物医学领域也有着广泛的应用范围，例 如作为磁共振造影剂的研究受到了广大关注，但要应用在生物医学领域，必须要 求铁酸盐纳米粒子是单分散的、高晶的和水溶性的，这样才能在生物条件下有很 好的重现性、很高的饱和磁化率和好的生物兼容性。
目前，制备铁酸盐纳米粒子的方法主要有化学共沉淀法、水热法、溶胶-凝 胶法、喷雾热解法、微乳液法、相转化法、超临界法、冲击波合成法、微波场下 湿法合成、爆炸法、高能球磨法和自蔓延高温合成法等。上述方法存在的缺陷主 要是工艺复杂、对环境污染较大、反应条件苛刻、需要昂贵的特殊反应装置、 生产成本较高、纳米粒子的粒径分布较宽、所得产物易团聚等，最关键的缺陷是 这些方法得到的铁酸盐纳米粒子大多是不溶于水、生物兼容性不好、晶相不好， 不能很好的满足在生物医学领域的应用要求。因此，研究一种单分散的、高晶的 和水溶性的铁酸盐纳米粒子的制备方法，对于推广铁酸盐纳米粒子在生物医学领 域的应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种单分散的、高晶的和水溶性的铁酸盐纳米粒子的制 备方法，以克服现有技术的缺陷，推广铁酸盐纳米粒子在生物医学领域的应用。为实现上述发明目的，本发明釆用的技术方案如下
本发明提供的水溶性铁酸盐纳米粒子的制备方法，具体操作如下将三乙酰
丙酮铁和二价金属阳离子的乙酰丙酮盐加入多元醇中，控制三乙酰丙酮铁与二价
金属阳离子的摩尔比为2: 1,三乙酰丙酮铁在多元醇中的摩尔浓度为0.04 0.2mol/L;进行无水无氧操作，在惰性气体保护下加热反应体系，当温度升到100 ~ 14(TC时，保温反应l-3小时；接着继续升温，当温度升到200 220。C时，保温 反应1 3小时；再接着继续升温，当温度升到285 305。C时，保温反应1 3小时; 反应完成，自然冷却到室温，离心分离，用无水乙醇洗涤沉淀，于15 3(TC真空 干燥10 20小时即可。
所述二价金属阳离子优选Mn"、 Ni2+、 Co2+、 Zn"或Q^中的任一种。 所述多元醇可选丙三醇、三甘醇、四甘醇、五甘醇等高沸点的多元醇，优选 四甘醇。
在本发明的制备方法中，选用的多元醇既起溶剂作用，又起到作为铁酸盐纳 米粒子表面的配体作用，因多元醇中的氧原子与铁酸盐中的金属离子产生了配位 作用，因而制得了水溶性的铁酸盐纳米粒子；因本发明通过梯度加热和分段反应 相结合的工艺，因而制得了单分散的、高晶的、表现出较好超顺磁性的铁酸盐纳 米粒子。与现有技术相比，本发明还具有操作简单、原料易得、成本低廉、条件 温和、对设备的要求低及生产过程环保、副产物无公害，可大规模工业化生产等 有益效果。
图1为实施例1所制备的MnFe204纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片； 图2为实施例1所制备的MnFe204纳米粒子的高分辨透射电子显微镜 (HR-TEM)照片；
图3为实施例1所制备的MnFe2(34纳米粒子的X-射线衍射(XRD)谱图。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内 容而非限制本发明的保护范围。 实施例1本实施例提供的水溶性铁酸盐纳米粒子的制备方法，具体操作如下将
2mmo1三乙酰丙酮铁和lmmol乙酰丙酮锰加入30ml的四甘醇中；进行无水无氧 操作，在惰性气体保护下加热反应体系，当温度升到12(TC时，保温反应2小时; 接着继续升温，当温度升到21(TC时，保温反应2小时；再接着继续升温，当温 度升到295'C时，保温反应2小时；反应完成，自然冷却到室温，离心分离，用 无水乙醇洗涤沉淀，于25'C真空干燥15小时，即得黑色的水溶性MnFe204纳米 粒子。
图1为本实施例所制备的MnFe204纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片， 由图可见所制备的MnFe204纳米粒子尺寸均一，且具有很好的单分散性，平均 尺寸大约是9nm,属于超顺磁性的尺寸范围。
图2为本实施例所制备的MnFe204纳米粒子的高分辨透射电子显微镜 (HR-TEM)照片，由图可见所制备的旨6204纳米粒子是单晶。
图3为本实施例所制备的MnFe204纳米粒子的X-射线衍射(XRD)谱图， 该图进一步说明了本实施例所制备的产物为MnFe204纳米单晶。
实施例2
本实施例提供的水溶性铁酸盐纳米粒子的制备方法，具体操作如下将 2mmo1三乙酰丙酮铁和lmmol乙酰丙酮锰加入10ml的四甘醇中；进行无水无氧 操作，在惰性气体保护下加热反应体系，当温度升到14(TC时，保温反应1小时； 接着继续升温，当温度升到220。C时，保温反应l小时；再接着继续升温，当温 度升到305。C时，保温反应l小时；反应完成，自然冷却到室温，离心分离，用 无水乙醇洗涤沉淀，于3(TC真空干燥10小时，即得黑色的水溶性MnFe204纳米 粒子。
实验结果表明本实施例所制备的产物为NiFe204纳米单晶，且具有很好的 单分散性，平均尺寸大约是llnm。 实施例3
本实施例提供的水溶性铁酸盐纳米粒子的制备方法，具体操作如下将 2mmo1三乙酰丙酮铁和lmmol乙酰丙酮锰加入50ml的四甘醇中；进行无水无氧 操作，在惰性气体保护下加热反应体系，当温度升到10(TC时，保温反应3小时； 接着继续升温，当温度升到200。C时，保温反应3小时；再接着继续升温，当温 度升到285'C时，保温反应3小时；反应完成，自然冷却到室温，离心分离，用无水乙醇洗涤沉淀，于15'C真空干燥20小时，即得黑色的水溶性MnFe204纳米粒子。
实验结果表明本实施例所制备的产物为NiFe204纳米单晶，且具有很好的 单分散性，平均尺寸大约是10nm。 实施例4
本实施例的制备方法与实施例l所述相同，不同之处只是将所用的乙酰丙酮 锰替代为乙酰丙酮镍。
实验结果表明本实施例所制备的产物为MFe204纳米单晶，且具有很好的 单分散性，平均尺寸大约是12nm。
实施例5
本实施例的制备方法与实施例l所述相同，不同之处只是将所用的乙酰丙酮 锰替代为乙酰丙酮钴。
实验结果表明本实施例所制备的产物为CoFe204纳米单晶，且具有很好的 单分散性，平均尺寸大约是10nm。
实施例6
本实施例的制备方法与实施例l所述相同，不同之处只是将所用的乙酰丙酮 锰替代为乙酰丙酮锌。
实验结果表明本实施例所制备的产物为ZnFe204纳米单晶，且具有很好的 单分散性，平均尺寸大约是12nm。
实施例7
本实施例的制备方法与实施例l所述相同，不同之处只是将所用的乙酰丙酮 锰替代为乙酰丙酮铜。
实验结果表明本实施例所制备的产物为CuFe204纳米单晶，且具有很好的 单分散性，平均尺寸大约是8nm。
另外，本发明人的实验结果表明实施例1中所用的四甘醇可被丙三醇、三 甘醇、四甘醇、五甘醇等高沸点的多元醇等同替代。
权利要求
1.一种水溶性铁酸盐纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述方法的具体操作如下将三乙酰丙酮铁和二价金属阳离子的乙酰丙酮盐加入多元醇中，控制三乙酰丙酮铁与二价金属阳离子的摩尔比为2∶1，三乙酰丙酮铁在多元醇中的摩尔浓度为0.04～0.2mol/L；进行无水无氧操作，在惰性气体保护下加热反应体系，当温度升到100～140℃时，保温反应1～3小时；接着继续升温，当温度升到200～220℃时，保温反应1～3小时；再接着继续升温，当温度升到285～305℃时，保温反应1～3小时；反应完成，自然冷却到室温，离心分离，用无水乙醇洗涤沉淀，于15～30℃真空干燥10～20小时即可。
2. 根据权利要求l所述的水溶性铁酸盐纳米粒子的制备方法，其特征在于， 所述二价金属阳离子为Mn"、 Ni2+、 Co2+、 Z^+或Ci^+中的任一种。
3. 根据权利要求l所述的水溶性铁酸盐纳米粒子的制备方法，其特征在于， 所述多元醇为丙三醇、三甘醇、四甘醇或五甘醇。
4. 根据权利要求3所述的水溶性铁酸盐纳米粒子的制备方法，其特征在于， 所述多元醇为四甘醇。
全文摘要
本发明为了克服现有技术的缺陷，推广铁酸盐纳米粒子在生物医学领域的应用，公开了一种单分散的、高晶的和水溶性的铁酸盐纳米粒子的制备方法。该方法是通过将三乙酰丙酮铁和二价金属阳离子的乙酰丙酮盐加入既起溶剂作用、又起到作为铁酸盐纳米粒子表面的配体作用的多元醇中，然后进行梯度加热和分段反应。因多元醇中的氧原子与铁酸盐中的金属离子产生了配位作用，因而本发明制得了水溶性的铁酸盐纳米粒子。而且，在所述工艺条件下制得了单分散的、高晶的、表现出较好超顺磁性的铁酸盐纳米粒子。另外，本发明还具有操作简单、原料易得、成本低廉、条件温和、对设备的要求低及生产过程环保、副产物无公害，可大规模工业化生产等优点。
文档编号C01G49/00GK101525157SQ20091004926
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月14日 优先权日2009年4月14日
发明者张翠侠, 红 杨, 杨仕平, 田启威 申请人:上海师范大学