一种磁性合金纳米球体与立方体可控制备的方法与流程

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体地说，是一种磁性合金纳米球体与立方体可控制备的方法。

背景技术：

发展功能性纳米粒子用于实现生物分子干预和检测的研究越来越多。如，一些光学探针既是利用了纳米材料从而成为生物化学研究的重要工具，对其优化可使其具备高灵敏度和很强的光谱指纹特性。这样的工具可以在分子检测、细菌和细胞成像、组织诊断以及生物成像等多层次的化学和生物学领域进行应用。但是，光学探针在如何提高检测信号的重现性、如何发展多功能复合探针的生物相容性等方面还存在很多问题。

近年来，对纳米粒子或磁性纳米粒子进行了生物分子共轭化，使其成为具有独特生物相容性的纳米标记物，并将其用作生物分析领域中的探针和载体受到了人们的重视。而不断发展的磁性纳米粒子合成方法可以实现磁性调谐，且体积可以控制在几纳米到几十个纳米范围内，该尺寸接近或小于病毒、蛋白质分子和基因等体积；另外，具有超顺磁性的磁性纳米粒子，可以被外界磁场所调控，所以对免疫结构的形成和分离以及对肿瘤组织的定位给药提供了可能性。

然而，尽管已有很多研究工作者对金属磁性纳米粒子的合成、表征和应用进行过研究，但是对于粒子的尺寸、形状、组成和表面性能的精确控制的理解还非常缺乏，而且尺寸和形貌可控、磁性可调的磁性合金纳米粒子的制备方法并没有建立。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明的目的是提供一种磁性合金纳米球体与立方体可控制备的方法，该方法简单可控，得到的纳米粒子尺寸在1～20纳米之间。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为如下。

本发明提供一种磁性合金纳米球体与立方体可控制备的方法，先将fe(acac)3、mn(acac)2和zn(acac)2.溶解在有机稳定剂中，再在惰性气体保护下通过弱还原剂加热方法合成含有铁、锰、锌和氧元素的磁性合金纳米粒子；弱还原剂加热过程中，加热时间延长，粒子形貌从球体演变成立方体；其中：所述有机稳定剂为油酸和油胺的苄基醚溶液；弱还原剂为有机稳定剂中的油胺。

本发明中，有机稳定剂中，油酸和油胺摩尔比为1：1；加热温度为280±2℃，加热时间为20～80分钟。

本发明中，加热时间为20～35分钟时，磁性合金纳米粒子呈球形；加热时间为35～80分钟时，磁性合金纳米粒子呈立方体型。

本发明中，惰性气体为氮气或氩气。

本发明中，弱还原剂为同时作为稳定剂中组分的油胺。

本发明中，所述的磁性合金纳米粒子尺寸在1～20纳米之间。

本发明中，fe(acac)3、mn(acac)2和zn(acac)2的摩尔比为4:1:1。

本发明中，油酸、油胺和fe(acac)3的三者摩尔比为:8:8:(1～2)。

和现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明方法可以实现磁性合金纳米球体与立方体可控制备：随着磁性合金材料在生物分离、药物传输等领域的应用越来越广，粒子尺寸、组成、形貌的可控性合成方法为更好地拓展其在更多体系中的应用提供了可行性。

附图说明

图1为实施例1的～7纳米的磁性合金纳米球体电镜图。

图2为实施例2的～15纳米的磁性合金纳米球体电镜图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步的描述，但本发明并不限于下述实施例。

本发明各实施例中所用的各种原料，如无特殊说明，均为市售。

实施例1

磁性合金纳米球体(～7纳米)可控制备及表征：

(1)反应剂、稳定剂的配制

fe(acac)3、mn(acac)2、zn(acac)2组成反应剂，三者用量依次为2.40毫摩尔、0.60毫摩尔、0.60毫摩尔；另外，12.0毫摩尔的油酸和12.0毫摩尔的油胺在80毫升的苄基醚溶剂中混合成稳定剂，在惰性气流下，将反应剂和稳定剂在烧瓶中进行搅拌混合。

(2)磁性合金粒子的加热合成过程

利用加热装置对上述混合液进行加热，在惰性气流下，以每分钟3℃的速度上升加热温度直至280℃。根据多次试验的结果来看：粒子形貌因加热时长不同而异，20～35分钟可获得合金球体；高于35分钟则获得合金立方体；高于80分钟则立方体形貌趋于无规则。因此，达到目标温度280℃后，维持加热时长为32分钟。

(3)磁性合金粒子的最终形貌和尺寸

通过扫描电镜(图1)确定合成所得磁性粒子为形貌特征纳米球体，平均粒径为7.3±0.8纳米。

(4)磁性合金粒子的组成

利用x射线光电子能谱(xps)技术分析mn2p、zn2p、fe2p并确定磁性合金粒子的最终组成(％)为mn：22.1、zn：16.4、fe：61.4。

实施例2

磁性合金纳米立方体(～15纳米)可控制备及表征：

(1)反应剂、稳定剂的配制

fe(acac)3、mn(acac)2、zn(acac)2组成反应剂，三者用量依次为：6.0毫摩尔、1.5毫摩尔、1.5毫摩尔；另外，30毫摩尔的油酸和30毫摩尔的油胺在200毫升的苄基醚溶剂中混合成稳定剂，在惰性气流下，将反应剂和稳定剂在烧瓶中进行搅拌混合。

(2)磁性合金粒子的加热合成过程

利用加热装置对上述混合液进行加热，在惰性气流下，以每分钟4℃的速度上升加热温度直至281℃。根据多次试验的结果来看：粒子形貌因加热时长不同而异，20～35分钟可获得合金球体；高于35分钟则获得合金立方体；高于80分钟则立方体形貌趋于无规则。因此，达到目标温度281℃后，维持加热时长为65分钟。

(3)磁性合金粒子的最终形貌和尺寸

通过扫描电镜(图2)确定合成所得磁性粒子为形貌特征纳米立方体，平均粒径为15.6±1.1纳米。

(4)磁性合金粒子的组成

利用x射线光电子能谱(xps)技术分析mn2p、zn2p、fe2p并确定磁性合金粒子的最终组成(％)为mn：20.8、zn：15.9、fe：63.2。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种磁性合金纳米球体与立方体可控制备的方法。本发明通过先将Fe(acac)3、Mn(acac)2和Zn(acac)2溶解在有机稳定剂中，再在惰性气体保护下通过弱还原剂加热方法合成含有铁、锰、锌和氧元素的磁性合金纳米子；加热过程中，粒子形貌随着加热时间延长而从合金球体演变成合金立方体。本发明的有益效果在于：随着磁性合金材料在生物分离、药物传输等领域的应用越来越广，粒子尺寸、组成、形貌的可控性合成方法为更好地拓展其在更多体系中的应用提供了可行性。

技术研发人员：成汉文;朱丽莹;沈悦;蒋婧;华中慧;罗谨
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：2017.05.10
技术公布日：2017.09.15