磁性四氧化三铁纳米晶体的制备方法

专利名称：磁性四氧化三铁纳米晶体的制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种纳米磁性材料技术领域的制备方法，具体是一种磁性四 氧化三铁纳米晶体的制备方法。
背景技术：
四氧化三铁(Fe304)纳米晶体是一种在生物医学等领域有重大应用价值的 新型磁性纳米材料，其尺寸在1-100纳米之间， 一般由共沉淀法、溶剂热法或高 温热分解法制备。为了增进该类材料的水溶性及生物相容性，使其在生物医学等 领域得到实际应用，人们开始利用聚合物直接合成Fe304纳米晶体。
经对现有文献检索发现，人们普遍利用线性聚合物来制备Fe304纳米晶体， 如George David Mendenhall等在《Journal of Colloid and Interface Chemistry》 (胶体和界面化学，1996年，第184期，519-526页)报道了利用聚甲基丙烯酸 制备Fe304磁性纳米粒子。在利用支化聚合物制备磁性Fe304纳米晶体方面， Olga Mykhaylyk在《Nature Protocols》(2007年，第2期，2391-2411页)报道 了利用超支化聚合物和含氟羧酸锂阴离子表面活性剂组装体制备磁性Fe304纳 米晶体。与线性聚合物相比，支化聚合物具有大量末端官能团及分子内部空腔， 因此非常适用于制备纳米粒子。然而，目前利用支化聚合物制备磁性Fe304纳米 晶体的体系比较复杂，在反应过程中需要引入碱。迄今为止，不引入碱、利用单 一的超支化聚合物制备磁性Fe304纳米晶体的方法未见报道。

发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种磁性四氧化三铁纳米晶体的 制备方法，将超支化聚合物和二价铁离子络合，然后利用超支化聚合物自身的碱 性与二价铁离子反应生成氢氧化亚铁，弓I入氧化剂并在一定温度下制备水溶性的 磁性Fe304纳米晶体。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤
第一步、将超支化聚合物溶于去离子水中制成聚合物溶液，然后对聚合物每液中进行搅拌后通入氮气除氧30分钟；
所述的超支化聚合物是指端基为胺基的超支化聚乙烯亚胺、超支化聚酰胺 -胺或超支化聚砜-胺中的一种。
所述的聚合物溶液中超支化聚合物的浓度为10~50毫克/毫升；
第二步、向聚合物溶液中滴加10毫升除氧后的亚铁水溶液，经搅拌后通入 氮气并在常温环境下继续搅拌6小时；
所述的除氧后的亚铁水溶液是指浓度为0.144^).36摩尔/升的FeS04、 FeCl2 或(NH4hFe(S04)2的水溶液；
第三步、滴加氧化剂，常温搅拌20分钟后升温至80度，继续反应2.S小时, 制成磁性四氧化三铁纳米晶体。
所述的氧化剂是指质量百分比浓度为30%的双氧水或亚硝酸钠，该氧化剂 的用量为0.05~0.125毫升。
本发明利用端基为胺基的超支化聚合物作为模板，络合亚铁离子并通过自身 所具有的碱性与亚铁离子反应，最后在氧化剂的作用下得到磁性Fe304纳米晶 体。超支化聚合物在此既作为纳米反应器合成磁性Fe304纳米晶体，又作为稳定 剂稳定合成的磁性Fe304纳米晶体。使用本发明的方法合成的磁性Fe304纳米晶 体具有较窄的尺寸分布、较好的水溶性和稳定性。采用超支化聚合物制备磁性 Fe304纳米晶体的方法综合了超支化聚合物和磁性Fe304纳米晶体的优点，有利 于调节Fe304纳米晶体的磁学、光学和力学等性能。此外，Fe304/超支化聚合物 纳米复合物可作为非病毒性基因载体用于磁转染,其转染效率比纯聚合物有很大
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图1为实施例1的X射线衍射图。 图2为实施例1-3的透射电镜图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下 进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限 于下述的实施例。
实施例1第一步在100毫升的反应瓶中加入1克超支化聚乙烯亚胺(数均分子量 Mn = 6xl04)，加入50毫升超纯水使之溶解，搅拌，通氮气除氧30分钟。
第二步向上述聚合物溶液中滴加10毫升含有1克FeS04*7H20的无氧水 溶液，通氮气，常温下搅拌6小时。
第三步滴加0.125毫升双氧水(30wt%)，常温搅拌20分钟后升温至80 度，继续反应2，5小时，制成磁性四氧化三铁纳米晶体。
如图1所示，X射线衍射图可知本实施例中制备的铁氧化物以磁性Fe304 纳米晶体为主。制备的磁性Fe304纳米晶体的透射电镜图如图2(a)所示。由透射 电镜图可知磁性Fe304纳米晶体尺寸分布比较均一，直径约为3.0 nm。
实施例2
第一步在100毫升的反应瓶中加入1克超支化聚乙烯亚胺(数均分子量 Mn = lxl04)，加入50毫升超纯水使之溶解，搅拌，通氮气除氧30分钟。
第二步向上述聚合物溶液中滴加10毫升含有0.7克FeS04*7H20的无氧 水溶液，通氮气，常温下搅拌6小时。
第三步滴加0.09毫升双氧水(30 wt%)，常温搅拌20分钟后升温至80 度，继续反应2.5小时，制成磁性四氧化三铁纳米晶体。
制备的磁性Fe304纳米晶体的透射电镜图如图2(b)所示。由透射电镜图可知 磁性Fe304纳米晶体尺寸分布比较均一，直径约为3.6nm。
实施例3
第一步在100毫升的反应瓶中加入1克超支化聚砜-胺(数均分子量Mn = 3.4xl04)，加入50毫升超纯水使之溶解，搅拌，通氮气除氧30分钟。
第二步向上述聚合物溶液中滴加10毫升含有0.4克FeS04*7H20的除氧 水溶液，通氮气，常温下搅拌6小时。
第三步滴加0.05毫升双氧水(30 wt%)，常温搅拌20分钟后升温至80 度，继续反应2.5小时，制成磁性四氧化三铁纳米晶体。
制备的磁性Fe304纳米晶体的透射电镜图如图2(c)所示。由透射电镜图可 知磁性Fe304纳米晶体尺寸分布比较均一，直径约为3.2 nm。
权利要求
1、一种磁性四氧化三铁纳米晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤第一步、将超支化聚合物溶于去离子水中制成聚合物溶液，然后对聚合物溶液中进行搅拌后通入氮气除氧30分钟；第二步、向聚合物溶液中滴加10毫升除氧后的亚铁水溶液，经搅拌后通入氮气并在常温环境下继续搅拌6小时；第三步、滴加氧化剂，常温搅拌20分钟后升温至80度，继续反应2.5小时，制成磁性四氧化三铁纳米晶体。
2、 根据权利要求1所述的磁性四氧化三铁纳米晶体的制备方法，其特征是， 所述的超支化聚合物是指端基为胺基的超支化聚乙烯亚胺、超支化聚酰胺-胺或超支化聚砜-胺中的一种。
3、 根据权利要求1所述的磁性四氧化三铁纳米晶体的制备方法，其特征是， 所述的聚合物溶液中超支化聚合物的浓度为10~50毫克/毫升。
4、 根据权利要求1所述的磁性四氧化三铁纳米晶体的制备方法，其特征是， 所述的除氧后的亚铁水溶液是指浓度为0.144~0.36摩尔/升的FeS04、 FeCl2或 (NH4)2Fe(S04)2的水溶液。
5、 根据权利要求1所述的磁性四氧化三铁纳米晶体的制备方法，其特征是， 所述的氧化剂是指质量百分比浓度为30%的双氧水或亚硝酸钠，该氧化剂的用 量为0.05~0.125毫升。
全文摘要
一种纳米磁性材料技术领域的磁性四氧化三铁纳米晶体的制备方法，包括将超支化聚合物溶于去离子水中制成聚合物溶液，然后对聚合物溶液中进行搅拌后通入氮气除氧30分钟；向聚合物溶液中滴加10毫升除氧后的亚铁水溶液，经搅拌后通入氮气并在常温环境下继续搅拌6小时；滴加氧化剂，常温搅拌20分钟后升温至80度，继续反应2.5小时，制成磁性四氧化三铁纳米晶体。本发明合成的磁性Fe₃O₄纳米晶体具有较窄的尺寸分布、较好的水溶性和稳定性，综合了超支化聚合物和磁性Fe₃O₄纳米晶体的优点，有利于调节Fe₃O₄纳米晶体的磁学、光学和力学等性能。
文档编号C01G49/02GK101654284SQ200910195129
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者古宏晨, 朱利娟, 朱新远, 石云峰, 肖旺钏 申请人:上海交通大学