一种多孔磁性微球的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下：（1）将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶于表面活性剂溶液中，搅拌溶解；（2）加入碱性物质至pH8～14；（3）在20～90℃下陈化6～48h；或者，在30～300℃水热合成6～48h，收集固体产物；（4）将固体产物置于洗涤剂中搅拌或超声洗涤，真空干燥，即得多孔磁性微球。本发明的多孔磁性微球，比表面积高，物质载负量高，孔道直径分布均一，孔径可调变，微球孔壁厚且水热稳定性很高，在催化、分离、生物医药及纳米材料等领域有广泛的应用前景。
【专利说明】一种多孔磁性微球的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多孔磁性微球的制备方法，属于磁性微球制备的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]磁性微球作为一种新型磁性材料被广泛应用到生物医学、细胞学和分离工程等诸多领域。在生物医学领域，磁性微球可以作为药物载体，进入到患者体内，在外加磁场作用下，移向病变区，释放药物，进而起到治疗的目的。用磁性微球作为药物载体可以提高药效，降低药物对正常细胞的伤害。在环境领域，磁性微球可以吸附重金属等有害离子，因而被广泛应作去污材料。但是，现有的磁性微球多为实心球，比表面积小导致载药量少或吸附量少。磁性微球的制备方法多有高温反应等条件，极易造成磁性微球的结构破坏。
[0003]中国专利文献CN102417208A(申请号:201110225433.3)公开了介孔磁性四氧化三铁、制备方法和应用；其纳米颗粒大小为10-50nm，孔径在6_10nm，表面积为21_90m2/g ;按照下述步骤制备:称取FeCl3 *6H20与乙二醇，搅拌形成澄清的黄色溶液，再加入NaAc，乙二烯三胺或乙二胺反应釜中，90-180°C反应4-10h，自然冷却到室温，离心分离，用水洗4次，干燥得黑色固体颗粒，产率84%，粒径10-40nm。可用为靶向抗肿瘤药物的载体，介孔磁性四氧化三铁具有分散性、稳定性好、大小可控的优点，利于工业化生产。
[0004]中国专利文献CN101417822A (申请号:200810051456.5)公开了超顺磁介孔四氧化三铁纳米粒子的制备方法，其是单分散、亲水和适合生物应用的超顺磁纳米粒子的制备方法。采用普通化学试剂为原料，以乙二胺为包裹剂，避免使用其他的表面活性剂。通过控制乙二胺与三氯化铁的比例可以有效地大规模地制备单分散的超顺磁纳米粒子，克服现有合成四氧化三铁纳米粒子的缺点例如粒子大小不均一、高温和使用贵重的试剂，为生物医疗领域和生物分离提供了基础材料。得到的介孔超顺磁纳米粒子将在药物与基因的靶向输运与治疗、核磁共振成像、磁热治疗以及蛋白质的分离等领域具有重要的用途。
[0005]虽然上述专利文献公开的磁性离子具有多孔结构，但是，磁性离子的孔空间小，t匕表面积小，导致应用的生物医药领域时载药量少。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供一种多孔磁性微球的制备方法。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下:
[0009](1)将FeCl3 ^H2O=FeCl2MH2O按摩尔比为3: (1.5~6)溶于表面活性剂溶液中，30~70°C搅拌溶解20~40min，所述的FeCl3 ? 6H20和FeCl2 ? 4H20的总质量与表面活性剂溶液的体积比为0.01~0.lg/ml ;所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六
烷基三甲基氯化铵；
[0010](2)加入碱性物质至pH8~14 ；
[0011](3)在20~90°C下陈化6~48h ;或者，在30~300°C水热合成6~48h，收集固体产物；
[0012](4)将固体产物置于洗涤剂中在25~80°C搅拌洗涤4~12h，或者，将固体产物置于洗涤剂中超声洗涤4~12h ；25~100°C真空干燥4~12h，即得多孔磁性微球。
[0013]根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的FeCl3 ? 6H20 =FeCl2 ? 4H20的摩尔比为3:(1.5~3)，所述的表面活性剂溶液的质量浓度为0.002~0.2g/ml ;所述的FeCl3 MH2O和FeCl2 ? 4H20的总质量与表面活性剂溶液的体积比0.03~0.06g/ml。
[0014]根据本发明，优选的，所述的步骤(1)中将FeCl3 *6H20和FeCl2 ? 4H20搅拌溶解于表面活性溶液后再加入扩孔剂，搅拌溶解均匀，所述的扩孔剂与表面活性溶液的质量体积比为0.01~0.2g/ml，所述的扩孔剂为四甲基联苯胺或均三甲苯。
[0015]根据本发明，优选的，步骤(2)中所述的碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、醇钠、醇钾中的一种或两种以上混合。
[0016]根据本发明，优选的，步骤(3)中所述的陈化温度为45~75°C，所述的水热合成温度为100~2000C o
[0017]根据本发明，优选的，步骤(4)中所述的洗涤剂为乙醇或异丙醇，所述的超声洗涤的频率为4000~40000Hz。
[0018]本发明步骤(4)的洗涤过程在于将表面活性剂和扩孔剂充分溶解去除。多孔磁性微球的制备过程中，表面活性剂聚集形成一个框架，磁性粒子在框架的空隙中聚集，去除表面活性剂后形成磁性多孔微球。
[0019]本发明制备的多孔磁性微球为多空贯穿的球状结构，孔径5~40nm，微球平均直径50~200nm,比表面积40~130m2/g,饱和磁化强度70~110emu/g。
[0020]本发明的有益效果是:
[0021]1、本发明的表面活性剂丝状交联在一起，除去之后留下的空隙使得各个孔贯穿微球，形成多孔磁性微球，比表面积高,物质载负量高。
[0022]2、本发明选择FeCl3 ? 6H20和FeCl2 ? 4H20作为铁源，原料易得，成本低廉；所用表面活性剂易溶于乙醇或异丙醇溶液，表面活性剂的去除过程中简单。
[0023]3、本发明制备的多孔磁性微球的孔道直径分布均一，孔径可调变，微球孔壁厚且水热稳定性很高，在催化、分离、生物医药及纳米材料等领域有广泛的应用前景。
[0024]4、本发明制备方法简单，不需要高温煅烧等工艺步骤，能耗低。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明实施例1制备的多孔磁性微球的透射电镜(TEM)照片。
[0026]图2为本发明实施例1制备的多孔磁性微球的磁滞回线。
【具体实施方式】
[0027]下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0028]实施例中所用原料均为常规试剂，市购产品，所用设备均为常规设备。
[0029]实施例1
[0030]一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下:
[0031](I)将总质量为 2g 的 FeCl3 *6H20 和 FeCl2 *4H20 混合物(FeCl3 *6H20 =FeCl2 *4H20摩尔比为3:1.5)溶于50ml浓度为0.04g/ml的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，50°C搅拌溶解 20min ；
[0032](2)加入氢氧化钠至pHll?12 ；
[0033](3)转入高压反应釜中，140°C水热合成36h，收集固体产物；
[0034](4)将固体产物置于乙醇中20000Hz频率下超声洗涤6h，40°C真空干燥6h，即得多孔磁性微球。
[0035]本实施例制备的多孔磁性微球，孔径为22nm，微球平均直径为190nm，比表面积为89.23m2/g,饱和磁化强度为82.llemu/g。
[0036]图1为本实施例制备的多孔磁性微球的透射电镜(TEM)照片，由图1可知，多孔磁性微球黑灰相间，灰色部分即为贯穿微球的孔。
[0037]图2为本实施例制备的多孔磁性微球的磁滞回线，由图2可知，多孔磁性微球具有磁性，而且磁化强度高。
[0038]实施例2
[0039]一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下:
[0040](I)将总质量为 2g 的 FeCl3 *6H20 和 FeCl2 *4H20 混合物(FeCl3 *6H20 =FeCl2 *4H20摩尔比为3:2)溶于50ml浓度为0.04g/ml的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，50°C搅拌溶解20min,之后加入1.5g均三甲苯继续搅拌溶解20min ；
[0041](2)加入氢氧化钠至pHll?12 ；
[0042](3)转入高压反应釜中，140°C水热合成24h，收集固体产物；
[0043](4)将固体产物置于乙醇中20000Hz频率下超声洗涤6h，40°C真空干燥6h，即得多孔磁性微球。
[0044]本实施例制备的多孔磁性微球，孔径为32nm，微球平均直径为lOOnm，比表面积为53.45m2/g，饱和磁化强度为79.62emu/g。
[0045]实施例3
[0046]—种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下:
[0047](I)将总质量为 2g 的 FeCl3 *6H20 和 FeCl2 *4H20 混合物(FeCl3 *6H20 =FeCl2 *4H20摩尔比为3:5)溶于50ml浓度为0.lg/ml的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，30°C搅拌溶解20min ；
[0048](2)加入氢氧化钠至pHll?12 ；
[0049](3)转入高压反应釜中，140°C水热合成24h，收集固体产物；
[0050](4)将固体产物置于乙醇中10000Hz频率下超声洗涤4h，25°C真空干燥4h，即得多孔磁性微球。
[0051]本实施例制备的多孔磁性微球,孔径为14nm,微球平均直径为50nm,比表面积为98.93m2/g，饱和磁化强度为85.40emu/g。
[0052]实施例4
[0053]一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下:
[0054](I)将总质量为 2g 的 FeCl3 *6H20 和 FeCl2 *4H20 混合物(FeCl3 *6H20 =FeCl2 *4H20摩尔比为3:2)溶于50ml浓度为0.02g/ml的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，30°C搅拌溶解20min ；[0055](2)加入氢氧化钠至pHll?12 ；
[0056](3)转入高压反应釜中，140°C水热合成24h，收集固体产物；
[0057](4)将固体产物置于乙醇中40000Hz频率下超声洗涤4h，25°C真空干燥4h，即得多孔磁性微球。
[0058]本实施例制备的多孔磁性微球,孔径为IOnm,微球平均直径为50nm,比表面积为107.56m2/g，饱和磁化强度为 103.47emu/g。
[0059]实施例5
[0060]一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下:
[0061](I)将总质量为 1.5g 的 FeCl3 WH2O 和 FeCl2 *4H20 混合物(FeCl3 *6H20 =FeCl2 *4H20摩尔比为3:3)溶于50ml浓度为0.0lg/ml的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，45°C搅拌溶解40min ；
[0062](2)加入氢氧化钾至pHIO?11 ;
[0063](3)转入高压反应釜中，300°C水热合成48h，收集固体产物；
[0064](4)将固体产物置于乙醇中30000Hz频率下超声洗涤4h，25°C真空干燥4h，即得多孔磁性微球。
[0065]本实施例制备的多孔磁性微球,孔径为20nm,微球平均直径为160nm,比表面积为84.03m2/g，饱和磁化强度为72.17emu/g。
[0066]实施例6
[0067]一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下:
[0068](I)将总质量为 3g 的 FeCl3 *6H20 和 FeCl2 *4H20 混合物(FeCl3 *6H20 =FeCl2 *4H20摩尔比为3:4)溶于50ml浓度为0.03g/ml的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，40°C搅拌溶解30min ；
[0069](2)加入氢氧化钠至pHll?12 ；
[0070](3)转入高压反应釜中，100°C水热合成40h，收集固体产物；
[0071](4)将固体产物置于异丙醇中20000频率下超声洗涤10h，30°C真空干燥10h，即得多孔磁性微球。
[0072]本实施例制备的多孔磁性微球，孔径为20nm，微球平均直径为130nm，比表面积为93.20m2/g,饱和磁化强度为96.77emu/g。
[0073]实施例7
[0074]一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下:
[0075](I)将总质量为 2g 的 FeCl3 *6H20 和 FeCl2 *4H20 混合物(FeCl3 *6H20 =FeCl2 *4H20摩尔比为3:5)溶于50ml浓度为0.04g/ml的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，35°C搅拌溶解30min ;再加入0.5g四甲基联苯胺,搅拌溶解均勻；
[0076](2)加入氢氧化钠至pH12?13 ；
[0077](3)于20°C下陈化48h，收集固体产物；
[0078](4)将固体产物置于乙醇中25°C搅拌洗涤10h，30°C真空干燥10h，即得多孔磁性微球。
[0079]本实施例制备的多孔磁性微球,孔径为IOnm,微球平均直径为98nm,比表面积为118.81m2/g，饱和磁化强度为 93.64emu/g。[0080]实施例8
[0081]一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下:
[0082](I)将总质量为 3g 的 FeCl3 *6H20 和 FeCl2 *4H20 混合物(FeCl3 *6H20 =FeCl2 *4H20摩尔比为3:6)溶于50ml浓度为0.05g/ml的十六烷基三甲基氯化铵溶液中，40°C搅拌溶解30min ；
[0083](2)加入氢氧化钠至pHll?12 ；
[0084](3)于90°C下陈化6h，收集固体产物；
[0085](4)将固体产物置于乙醇中80°C搅拌洗涤4h，100°C真空干燥4h，即得多孔磁性微球。
[0086]本实施例制备的多孔磁性微球,孔径为21nm,微球平均直径为60nm,比表面积为61.32m2/g，饱和磁化强度为94.46emu/g。
[0087]实施例9
[0088]一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下:
[0089](I)将总质量为 Ig 的 FeCl3 *6H20 和 FeCl2 *4H20 混合物(FeCl3 *6H20 =FeCl2 *4H20摩尔比为3:4)溶于50ml浓度为0.02g/ml的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，40°C搅拌溶解30min ;再加入2g均三甲苯，继续搅拌溶解20min ；
[0090](2)加入氢氧化钠至pH13?14 ；
[0091](3)于70°C下陈化8h，收集固体产物；
[0092](4)将固体产物置于乙醇中40°C搅拌洗涤8h，60°C真空干燥8h，即得多孔磁性微球。
[0093]本实施例制备的多孔磁性微球，孔径为27nm，微球平均直径为90nm，比表面积为52.18m2/g，饱和磁化强度为 106.69emu/g。
[0094]实施例10
[0095]一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下:
[0096](I)将总质量为 3.5g 的 FeCl3 WH2O 和 FeCl2 *4H20 混合物(FeCl3 *6H20 =FeCl2 *4H20摩尔比为3:3)溶于50ml浓度为0.0lg/ml的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，35°C搅拌溶解30min ；
[0097](2)加入氢氧化钾至pHll?12 ；
[0098](3)于40°C下陈化6h，收集固体产物；
[0099](4)将固体产物置于乙醇中16000Hz频率下超声洗涤10h，50°C真空干燥8h，即得多孔磁性微球。
[0100]本实施例制备的多孔磁性微球，孔径为20nm，微球平均直径为55nm，比表面积为78.38m2/g,饱和磁化强度为79.30emu/g。
[0101]实验例
[0102]本实验例研究实施例1-10制备的多孔磁性的物质负载性能:
[0103]以甲氨碟呤(MTX)作为药物载负量实验药物，采用紫外吸光光度法对多孔磁性微球的载药量进行测定，结果如表I所示
[0104]表I多孔磁性微球负载性能结果
【权利要求】
1.一种多孔磁性微球的制备方法，步骤如下: (1)将FeCl3? 6H20 =FeCl2 ? 4H20按摩尔比为3: (1.5~6)溶于表面活性剂溶液中，30~70°C搅拌溶解20~40min，所述的FeCl3 ? 6H20和FeCl2 ? 4H20的总质量与表面活性剂溶液的体积比为0.01~0.lg/ml ;所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵； (2)加入碱性物质至pH8~14； (3)在20~90°C下陈化6~48h;或者，在30~300°C水热合成6~48h，收集固体产物； (4)将固体产物置于洗涤剂中在25~80°C搅拌洗涤4~12h，或者，将固体产物置于洗涤剂中超声洗涤4~12h ；25~100°C真空干燥4~12h，即得多孔磁性微球。
2.根据权利要求1所述的多孔磁性微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的FeCl3 ? 6H20 =FeCl2 ? 4H20 的摩尔比为 3: (1.5 ~3)。
3.根据权利要求1所述的多孔磁性微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的表面活性剂溶液的质量浓度为0.002~0.2g/ml。
4.根据权利要求1所述的多孔磁性微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的FeCl3 ? 6H20 和FeCl2 ? 4H20的总质量与表面活性剂溶液的体积比0.03~0.06g/ml。
5.根据权利要求1所述的多孔磁性微球的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中将FeCl3 ? 6H20和FeCl2 ? 4H20搅拌溶解于表面活性溶液后再加入扩孔剂，搅拌溶解均匀，所述的扩孔剂与表面活性溶液的质量体积比为0.01g~0.2g/ml，所述的扩孔剂为四甲基联苯胺或均三甲苯。
6.根据权利要求1所述的多孔磁性微球的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、醇钠、醇钾中的一种或两种以上混合。
7.根据权利要求1所述的多孔磁性微球的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的陈化温度为45~75°C，所述的水热合成温度为100~200°C。
8.根据权利要求1所述的多孔磁性微球的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的洗涤剂为乙醇或异丙醇，所述的超声洗涤的频率为4000~40000Hz。
【文档编号】B01J13/02GK103638880SQ201310712657
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】马烽, 尤龙, 董玉欢 申请人:齐鲁工业大学