一种水溶性超顺磁性四氧化三铁空心球的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种水溶性超顺磁性四氧化三铁空心球的制备方法。本发明属于纳米功能材料领域，本发明解决了溶剂热法制备Fe3O4空心球导致的水溶性差的问题，本发明在现有的溶剂热合成四氧化三铁方法的基础上通过加入少量的十二烷基硫酸钠，使制备出的Fe3O4空心球具有了很好的水溶性，该方法操作方法简单，成本低，利于大规模生产，又由于合成出的Fe3O4空心球表现出超顺磁性，因此其在生物应用方面的价值也得到了提高。
【专利说明】
一种水溶性超顺磁性四氧化三铁空心球的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于纳米功能材料技术领域。
【背景技术】
[0002]Fe3O4磁性纳米材料，由于其独特的结构与性能，在许多领域都具有广泛的应用前景，尤其在生物，医疗等领域更是引起了广泛关注。在众多不同形貌的Fe3O4纳米材料中，Fe3O4空心球具有密度低，比表面大，稳定性高以及优秀的磁学性能，在药物运输领域具有特殊的应用前景。Fe3O4空心球的制备方法较多，其中采用溶剂热法制备Fe3O4空心球颇为广泛，但由于有机溶剂的引入，通常会导致Fe3O4空心球水溶性较差，限制其在生物领域的应用，而且制备所需时间较长，成本高，不利于大规模生产。
【发明内容】
[0003]为了解决溶剂热法制备Fe3O4空心球导致的水溶性差的问题，本发明提供了一种水溶性超顺磁性四氧化三铁空心球的制备方法，具体方法如下:
[0004]I)将三价铁盐加入乙二醇溶液中搅拌溶解；
[0005]2)加入醋酸钠，搅拌混合均匀；
[0006]3)加入十二烷基硫酸钠(SDS)，搅拌混合均匀；
[0007]4)将步骤3)中所得混合溶液转移至反应釜中，在180?200°C条件下反应5?14小时；
[0008]5)经冷却、洗涤、干燥后得到Fe3O4空心球。
[0009]其中，十二烷基硫酸钠、三价铁盐和醋酸钠的摩尔比为3?9:30:100;乙二醇的加入量为足以溶解三价铁盐和醋酸钠的量，优选加入量为使三价铁盐与乙二醇的摩尔体积比是0.lmol/L;反应釜的填充度为50?90%。
[0010]所述三价铁盐优选六水合三氯化铁；
[0011]所述醋酸钠优选三水合醋酸钠。
[0012]在步骤4)溶剂热合成时的温度优选200°C，反应时间优选10小时。
[0013]本发明的有益效果:
[0014]而通过改进溶剂热法，加入十二烷基硫酸钠(SDS)，不但可以缩短Fe3O4空心球的制备时间，且可以改善Fe3O4空心球的水溶性，该方法操作方法简单，成本低，利于大规模生产，又由于本发明方法制备出的Fe3O4空心球还表现出了超顺磁性，因此其在生物应用方面的价值也得到了提高。
【附图说明】
[0015]图1是实施例1制备的Fe3O4空心球的X射线衍射图谱，横坐标为2Θ(单位为。)，纵坐标为相对衍射强度。
[0016]图2是实施例1制备的Fe3O4空心球的扫描电镜照片。
[0017]图3是实施例1制备的Fe3O4空心球的透射电镜照片。
[0018]图4是实施例1制备的Fe3O4空心球的磁滞回归曲线，横坐标为磁场强度(单位为Oe)，纵坐标为磁化强度(单位为emu/g)。
[0019]图5是实施例1制备的Fe3O4空心球的水溶性照片，图中分层溶液上层为环己烷(cyclohexane)，下层为水(water)。
【具体实施方式】
[0020]下面以实施例的形式对本发明技术方案做进一步解释和说明。
[0021]实施例1
[0022]将1.62g FeCl3.6H20加入到60mL乙二醇溶液中，机械搅拌30分钟，使其完全溶解形成黄色溶液，然后将2.7g NaAc.3H20加入到黄色溶液中，持续机械搅拌I小时，形成混合溶液。将0.1839g十二烷基硫酸钠加入到上述混合溶液中，继续机械搅拌I小时，获得最终的前驱体溶液。然后将前驱体溶液装入容积为10mL的内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，在2000C下反应1h。溶剂热反应结束后，冷却至室温，取出产物，洗涤干燥，获得最终样品。结构与形貌表征
[0023]图1中的特征峰分别对应标准卡片(JCPDS 19-0629)的(220)、(311)、(222)、(400)、(422)、(511)、(440)、(620)、(533)和(444)晶面相对应，且没有杂峰出现，由此可见样品是纯度较高的Fe3O4晶体。
[0024]从图2中可以看出样品是有许多直径为600nm左右表面相对粗糙的球状体组成。
[0025]从图3中可以看出，Fe304小球为空心结构。
[0026]性能表征
[0027 ]从图4可以看出Fe3O4空心球的饱和磁化强度相对较高，且由于矫顽力和剩磁为零，样品显示出超顺磁性。
[0028]将Fe3O4空心球分散在水和环己烷的混合溶液中，静置一会儿，出现分层现象，得到图5，图5中Fe3O4空心球均匀的分散在水层中，由此证明所制备的Fe3O4空心球具有较好的水溶性性能。
[0029]实施例2
[0030]将1.62g FeCl3.6H20加入到60mL乙二醇溶液中，机械搅拌30分钟，使其完全溶解形成黄色溶液①，然后将2.7g NaAc.3H20加入到黄色溶液中，持续机械搅拌I小时，形成混合溶液②。将0.3677g十二烷基硫酸钠加入到上述混合溶液中，继续机械搅拌I小时，获得最终的前驱体溶液。然后将前驱体溶液装入容积为10mL的内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，在2000C下反应1hο溶剂热反应结束后，冷却至室温，取出产物，洗涤干燥，获得最终样品。
[0031]实施例3
[0032]将1.62g FeCl3.6H20加入到60mL乙二醇溶液中，机械搅拌30分钟，使其完全溶解形成黄色溶液①，然后将2.7g NaAc.3H20加入到黄色溶液中，持续机械搅拌I小时，形成混合溶液②。将0.5191g十二烷基硫酸钠加入到上述混合溶液中，继续机械搅拌I小时，获得最终的前驱体溶液。然后将前驱体溶液装入容积为10mL的内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，在2000C下反应1hο溶剂热反应结束后，冷却至室温，取出产物，洗涤干燥，获得最终样品。
[0033]实施例4
[0034]除以上实施例外本发明在溶剂热合成的温度条件可参照现有的方法，在180?200°C条件下反应5?14小时的条件下均可实现本发明的效果。
【主权项】
1.一种水溶性超顺磁性四氧化三铁空心球的制备方法，具体方法如下: 1)将三价铁盐加入乙二醇溶液中搅拌溶解； 2)加入醋酸钠，搅拌混合均匀； 3)加入十二烷基硫酸钠，搅拌混合均匀； 4)将步骤3)中所得混合溶液转移至反应釜中，在反应温度180?200°C条件下反应5?14小时； 5)经冷却、洗涤、干燥后得到Fe3O4空心球； 其中，十二烷基硫酸钠、三价铁盐和醋酸钠的摩尔比为3?9:30:100，乙二醇的加入量为足以溶解三价铁盐和醋酸钠的量，反应釜的填充度为50?90%。2.根据权利要求1所述的水溶性超顺磁性四氧化三铁空心球的制备方法，其特征在于，所述的三价铁盐为六水合三氯化铁。3.根据权利要求1所述的水溶性超顺磁性四氧化三铁空心球的制备方法，其特征在于，所述醋酸钠为三水合醋酸钠。4.根据权利要求1所述的水溶性超顺磁性四氧化三铁空心球的制备方法，其特征在于，在步骤4)中反应温度为200 °C。5.根据权利要求1所述的水溶性超顺磁性四氧化三铁空心球的制备方法，其特征在于，在步骤4)中反应时间为1小时。6.根据权利要求1所述的水溶性超顺磁性四氧化三铁空心球的制备方法，其特征在于，三价铁盐与乙二醇的摩尔体积比为0.lmol/L。
【文档编号】B82Y40/00GK105883934SQ201610242802
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】杨景海, 潘梦蕖, 杨丽丽, 曹健, 王健
【申请人】吉林师范大学