一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法
【专利摘要】一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，涉及四氧化三铁纳米粒子。1）将六水合氯化铁加入一缩二乙二醇中，搅拌至其完全溶解后，再加入无水乙酸钠，充分搅拌后使其完全溶解，得溶液A；2）将步骤1）所得溶液A转移至单口烧瓶中，并置于单模微波合成系统中，采用敞口模式反应完全后，自然冷却至室温，得反应产物；3）将步骤2）得到的反应产物通过磁性分离，洗涤后，冷冻干燥保存，即得水溶性四氧化三铁纳米粒子。所制备的纳米粒子具有良好的水溶性、单分散性和超顺磁性，同时可具有良好的T2造影效果，在生物医学领域具有潜在应用价值。
【专利说明】一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及四氧化三铁纳米粒子，尤其是涉及一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法。
【背景技术】
[0002]四氧化三铁纳米粒子由于其具有独特的量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应及宏观量子效应隧道效应等，使之具有不同于常规材料的光、电、热、声、磁、敏感特性，同时具有良好的生物相容性，因而在生物分离、磁热疗、组织修复、药物靶向传输、磁共振成像、免疫检测等方面具有广阔的应用前景，也越来越受到生物医学工作者的关注。
[0003]目前合成纳米四氧化三铁纳米粒子的方法主要有机械球磨法、化学共沉淀法、热解法、沉淀氧化法、溶胶法、微乳液法等。
[0004]中国专利CN102887546A公开一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的制备方法以及由该方法制备得到的水溶性四氧化三铁纳米粒子和应用，该方法包括以下步骤:(I)在苯甲醇的存在下，将铁的有机前驱体进行热分解，并进行固液分离，得到四氧化三铁纳米粒子；
(2)用低碳链的醇洗涤步骤(I)得到的四氧化三铁纳米粒子，以除去其中的苯甲醇；(3)将水溶性配体溶液与经过步骤(2)洗涤的四氧化三铁纳米粒子混合，得到水溶性四氧化三铁纳米粒子。
[0005]本 申请人:在中国专利CN103274478A中公开一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的制备方法，I)将无水氯化铁和柠檬酸三钠溶于二甘醇中，加热至完全溶解；2)向步骤I)所得混合溶液中加入无水醋酸钠，待其完全溶解；3)将步骤2)得到的混合液置于反应釜内，封闭反应釜，反应后，自然冷却至室温；4)用磁铁将四氧化三铁纳米粒子从步骤3)得到的反应液中分离出来，洗涤后干燥，得单分散水溶性四氧化三铁纳米粒子。
[0006]然而上述方法各有其缺陷，例如反应时间长、反应所需控制条件过多、难以改性、成本较高等，同时合成出的四氧化三铁纳米粒子往往在不同程度上有粒径不均一，分散性差，难溶于水等一系列问题，从而难以投入到实际应用中。微波辐射加热法作为一种新型的反应合成方法，具有反应时间短、吸收效率高、副反应少、节能环保等优点，在快速高效合成纳米材料方面具有巨大优势。但是将其运用于快速合成具有良好水溶性和分散性的小颗粒四氧化三铁纳米粒子至今未见报道。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法。
[0008]本发明包括以下步骤:
[0009]I)将六水合氯化铁加入一缩二乙二醇中，搅拌至其完全溶解后，再加入无水乙酸钠，充分搅拌后使其完全溶解，得溶液A ；
[0010]2)将步骤I)所得溶液A转移至单口烧瓶中，并置于单模微波合成系统中，采用敞口模式反应完全后，自然冷却至室温，得反应产物；[0011]3)将步骤2)得到的反应产物通过磁性分离，洗涤后，冷冻干燥保存，即得水溶性四氧化三铁纳米粒子。
[0012]在步骤I)中，所述六水合氯化铁、一缩二乙二醇、无水乙酸钠的配比可为
0.54g: 20mL: 0.5g，其中，六水合氯化铁、无水乙酸钠以质量计算，一缩二乙二醇以体积计算，所述六水合氯化铁的摩尔浓度可为0.5?4mmol，无水乙酸钠的摩尔浓度可为4?
8mmolο
[0013]在步骤2)中，所述反应的温度可为140?220°C，反应的时间可为I?30min ;所述单模微波合成系统的工作功率可为40?200W。
[0014]在步骤3)中，所述洗涤可分别使用乙醇、超纯水各洗涤3次；所制得的水溶性四氧化三铁纳米粒子的粒径为8.0?10nm。
[0015]本发明提供一种粒径为8.0?10nm、单分散、并具有水溶性的四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法。采用一缩二乙二醇作为溶剂和还原剂，六水合氯化铁作为原料，在单模微波合成系统中完成反应。所制备的纳米粒子具有良好的水溶性、单分散性和超顺磁性，同时可具有良好的的T2造影效果，在生物医学领域具有潜在应用价值。
[0016]本发明采用微波辐射加热法制备四氧化三铁纳米粒子具有以下优点:
[0017]I)本发明所述制备四氧化三铁纳米粒子方法操作简单，反应物廉价，成本低；反应迅速完成，所需时间短；副反应少，生成物产率高；对能量利用率高,反应过程中不产生有害物质，节能环保。
[0018]2)本发明所制备的四氧化三铁纳米粒子具有良好的超顺磁性，饱和磁化强度为62emug-1,矫顽力为 IOe。
[0019]3)本发明所制备的四氧化三铁纳米粒子具有良好的T2造影效果，r2值为167mM 1S 1O
[0020]4)本发明所制备的四氧化三铁纳米粒子粒径均一，具有良好的水分散性和稳定性，冷冻干燥后可长时间保存。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是实施例1制备的四氧化三铁纳米粒子的透射电镜照片(TEM)。
[0022]图2是实施例1制备的四氧化三铁纳米粒子的X射线衍射谱。
[0023]图3是实施例1制备的四氧化三铁纳米粒子的磁滞回线图。
[0024]图4是实施例1制备的四氧化三铁纳米粒子的T2成像照片。
[0025]图5是实施例1制备的四氧化三铁纳米粒子的T2弛豫时间倒数与Fe浓度的线性关系图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。
[0027]实施例1:
[0028]水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，步骤如下:
[0029]I)将六水合氯化铁0.54g (2mmol)加入20mL —缩二乙二醇中，搅拌至其完全溶解后,加入0.5g (6mol)无水乙酸钠,充分搅拌后使其完全溶解。[0030]2)将步骤I)所得溶液转移至单口烧瓶中，并置于单模微波合成系统中，采用敞口模式反应，反应温度为200°C，反应时间为5min，功率为150W，待反应完毕后，自然冷却至室温。
[0031]3)将反应产物通过磁性分离，并分别使用乙醇、超纯水各洗涤三次后，冷冻干燥保存。
[0032]图1为实施例1中制备的四氧化三铁纳米粒子的透射电镜(TEM)照片，从图1中可以看出，所制备的四氧化三铁纳米粒子平均粒径约为9nm左右。
[0033]图2是实施例1中制备的四氧化三铁纳米粒子的X射线衍射谱。从图谱中可以看到四氧化三铁样品的衍射峰，没有检测到第二相。
[0034]图3是实施例1中制备的四氧化三铁纳米粒子的磁滞回线图。可以看到所制备的四氧化三铁纳米粒子具有良好的超顺磁性和较高的饱和磁化强度(62emu g—1)。
[0035]图4和5是实施例1中制备的四氧化三铁纳米粒子的T2成像照片和T2弛豫时间倒数与Fe浓度的线性关系图。可以看到所制备的四氧化三铁纳米粒子具有较高的弛豫率(IeTmM-1S-1),因而在MRI分子影像诊断中可作为良好的T2造影剂。
[0036]实施例2:
[0037]水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，反应温度为140°C。
[0038]实施例3:
[0039]水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，反应温度为220°C。
[0040]实施例4:
[0041]水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，反应时间为Imin。
[0042]实施例5:
[0043]水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，反应时间为30min。
[0044]实施例6:
[0045]水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，反应功率为50W。
[0046]实施例7:
[0047]水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，所用六水合氯化铁含量为0.27g (lmmol)。
[0048]实施例8:
[0049]水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，所用无水乙酸钠含量为1.0g (12mmol)。
【权利要求】
1.一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将六水合氯化铁加入一缩二乙二醇中，搅拌至其完全溶解后，再加入无水乙酸钠，充分搅拌后使其完全溶解，得溶液A ; 2)将步骤I)所得溶液A转移至单口烧瓶中，并置于单模微波合成系统中，采用敞口模式反应完全后，自然冷却至室温，得反应产物； 3)将步骤2)得到的反应产物通过磁性分离，洗涤后，冷冻干燥保存，即得水溶性四氧化三铁纳米粒子。
2.如权利要求1所述一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，其特征在于在步骤I)中，所述六水合氯化铁、一缩二乙二醇、无水乙酸钠的配比为0.54g: 20mL: 0.5g,其中，六水合氯化铁、无水乙酸钠以质量计算，一缩二乙二醇以体积计算，所述六水合氯化铁的摩尔浓度为0.5?4mmol,无水乙酸钠的摩尔浓度为4?8mmol。
3.如权利要求1所述一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，其特征在于在步骤2)中，所述反应的温度为140?220°C，反应的时间为I?30min。
4.如权利要求1所述一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，其特征在于在步骤2)中，所述单模微波合成系统的工作功率为40?200W。
5.如权利要求1所述一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的微波合成方法，其特征在于在步骤3)中，所述洗涤是分别使用乙醇、超纯水各洗涤3次。
【文档编号】C01G49/08GK103833087SQ201410090607
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】任磊, 韩钰, 周樨 申请人:厦门大学