一种磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法与装置

本发明涉及磁性纳米材料，尤其涉及一种磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法与装置。

背景技术：

1、超细磁性纳米颗粒以其独特的磁学性质在生物医学相关领域获得了广泛应用。超细磁性纳米颗粒不仅能够通过外场介导产生磁效应、热效应和力学效应，同时具有纳米酶催化活性，因此在磁共振成像、调控细胞命运、肿瘤磁热治疗、脑部神经刺激和可控药物递释等生物医学相关领域展现出巨大的应用前景。常见的医用超细磁性纳米颗粒主要包括氧化铁纳米颗粒和磁性金属纳米颗粒(铁、钴、镍)。

2、目前制备超细磁性纳米颗粒的方法主要为化学合成法，包括水热法、溶剂热法、高温热分解法、共沉淀法、微乳液法和超声辐射法等。这些方法所涉及的化学反应过程较为复杂，通常为无机或有机含铁化合物在溶液中经水解、缩合、热分解等反应形核长大生成超细磁性纳米颗粒。复杂的化学合成方法导致所制备的纳米颗粒存在粒径分布较宽、结晶度低、杂相多等问题，并且部分化学合成方法涉及到毒性有机试剂，成本较高。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法与装置，采用激光烧蚀法制备纳米颗粒，增加磁性辅助场调节纳米颗粒的运动状态，集中收集特定尺寸的纳米颗粒。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，一种磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法，步骤包括：

4、s1、采用激光烧蚀微米级的磁性原料粉末，产生溅射熔体；

5、s2、激光烧蚀的同时采用惰性气体吹扫所述溅射熔体，产生磁性材料粉末；

6、s3、使用惰性气体的载气，使所述磁性材料粉末通过设定的磁性辅助场，筛选超细磁性纳米颗粒；

7、s4、在设定的位置收集所述超细磁性纳米颗粒，洗涤后干燥。

8、第二方面，上述磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法制备的超细磁性纳米颗粒。

9、可选的，所述超细磁性纳米颗粒，是指粒径范围为10～20nm的磁性纳米颗粒。

10、第三方面，实施上述磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法的装置，包括：石英管，所述石英管的两端分别设置有进气孔和出气孔，石英管中装载磁性原料粉末；

11、进气孔连接进气装置，所述进气装置用于向石英管内通入设定流速的惰性气体；

12、激光器，所述激光器用于烧蚀石英管中的磁性原料粉末；

13、电磁线圈，所述电磁线圈用于在石英管中产生设定强度与方向的磁场；

14、收集装置，所述收集装置安装于石英管的出气孔，用于收集制备的超细磁性纳米颗粒。

15、本发明的有益效果如下：

16、1.本发明采用高能脉冲激光烧蚀大尺寸磁性原料，经惰性气体、设定的磁性辅助场作用，吹扫溅射熔体并收集后得到粒径为10～20nm的超细磁性纳米颗粒。不产生化学合成方法常见的杂相，且结晶度高，粒径分布范围窄。方法工艺简单、成本低廉、制备速度快，不涉及毒性有机试剂，适合规模化生产。

17、2.本发明所制备的超细磁性纳米颗粒粒径分布均匀，适用于生物医学领域。

技术特征：

1.一种磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法，其特征在于，步骤包括：

2.如权利要求1所述的磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法，其特征在于，s1中，所述磁性原料粉末的粒径为10～100μm；

3.如权利要求1所述的磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法，其特征在于，s1中，激光为脉冲激光，脉宽为0.4～20ns；

4.如权利要求1所述的磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法，其特征在于，惰性气体包括高纯氩气，吹扫速度为50～350ml/min。

5.如权利要求1所述的磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法，其特征在于，s3中，磁场强度为10～50mt，磁场方向平行于载气流动方向。

6.一种如权利要求1-5任一所述的磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法制备获得的超细磁性纳米颗粒，其特征在于，超细磁性纳米颗粒是指：粒径范围为10～20nm的磁性纳米颗粒。

7.如权利要求6所述的超细磁性纳米颗粒，其特征在于，制备的四氧化三铁纳米颗粒的粒径为10～20nm；

8.一种实施权利要求1-5任一所述的磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法的磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的装置，其特征在于，包括：石英管，所述石英管的两端分别设置有进气孔和出气孔，石英管中装载磁性原料粉末；

9.如权利要求8所述的磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的装置，其特征在于，所述石英管中设置有瓷舟，瓷舟中装载磁性原料粉末。

10.如权利要求8所述的磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的装置，其特征在于，收集装置设置在电磁线圈的相对于磁性原料粉末的另一侧，距离电磁线圈的距离能够调节，优选的，调节范围为5～30cm；

技术总结
本发明提供了一种磁场辅助激光制备超细磁性纳米颗粒的方法与装置，涉及磁性纳米材料技术领域。方法包括：S1、采用激光烧蚀微米级的磁性原料粉末，产生溅射熔体；S2、激光烧蚀的同时采用惰性气体吹扫所述溅射熔体，产生磁性材料粉末；S3、使用惰性气体的载气，使所述磁性材料粉末通过设定的磁性辅助场，筛选获得超细磁性纳米颗粒；S4、在设定的位置收集所述超细磁性纳米颗粒，洗涤后干燥。本发明采用高能脉冲激光烧蚀大尺寸磁性原料，经惰性气体、设定的磁性辅助场作用，不产生化学合成方法常见的杂相，且结晶度高，粒径分布范围窄。

技术研发人员：李宁波,张林波,左康卿,刘震
受保护的技术使用者：山东第一医科大学（山东省医学科学院）
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16