[发明专利]用微波制备粒径可调纳米四氧化三铁微球的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米技术领域的制备方法，具体地说，涉及的是一种用微波制备粒径可调纳米四氧化三铁微球的方法。

背景技术

四氧化三铁(Fe₃O₄)材料是一种铁磁性化合物，当Fe₃O₄粒径小于30纳米时，Fe₃O₄粒子具有超顺磁性，即在外加磁场下，粒子具有磁性，离开外加磁场，粒子无磁性，迅速分散。因此，以磁性微球为载体，利用Fe₃O₄纳米粒子的超顺磁性能，可应用于细胞、蛋白质、核酸、免疫诊断试剂盒的分离，以及药物靶向载体等生物医学的应用领域。纳米四氧化三铁的制备方法有很多种，总体上分为湿法和干法，湿法多以亚铁盐和高铁盐为原料，采用共沉淀法、氧化还原法、水热法、高温分解法等方法来制备；干法常采用火焰分解、气相沉积或激光热分解等方法制备，传统的制备方法要求严格控制反应条件和化学计量。伴随着纳米材料研究技术的发展，新的合成方法和技术不断涌现。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利CN1260136C“纳米四氧化三铁的制造方法”中公开了一种采用辐射化学的制备方法，利用电子加速器产生的电子束对碱性铁离子溶液进行辐照处理得到四氧化三铁，该方法需要加速器，不易推广；微波合成纳米材料因其具有耗时短、耗能低、压强和温度可控等优点，逐渐在纳米材料的合成和制备领域中得到应用。检索发中还发现，中国专利CN100381363C“水溶性四氧化三铁纳米晶体的控温控压微波合成方法”中公开了一种以水为溶剂，铁盐和亚铁盐为原料，在碱性溶液中采用微波反应器，通过控温控压制备四氧化三铁纳米晶体，该方法在制备过程中需要严格控制铁盐和亚铁盐的比例及溶液的pH值才能制备磁性能好的四氧化三铁纳米粒子，而且制备得到的四氧化三铁纳米粒子只分散在水溶液中，磁性纳米粒子的应用领域不同，需要不同的分散介质，因此，在应用中受到限制。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺陷，提供一种用微波制备粒径可调纳米四氧化三铁微球的方法，以铁盐为原料，采用微波技术在非水溶剂中快速、安全、方便制备磁性纳米微球的新方法，该方法可制备得到粒径分布均匀、可控、单分散、饱和磁化强度高的磁性纳米粒子，根据加入表面活性剂的种类不同，可分散于不同的溶剂介质，以满足不同领域的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

第一步，将铁盐溶于多元醇中，再加入无机盐和表面活性剂，以及加入助溶剂，混合后搅拌，得到制备四氧化三铁的前体液体。

所述的铁盐包括氯化铁、硝酸铁、碱式乙酸铁、乙酰丙酮铁等中的一种或它们相互混合的任意一种。

所述的多元醇包括乙二醇、丙三醇、1，3-丙二醇等中的一种或它们混合物中的任意一种，多元醇与铁盐的质量比5～100∶1。

所述的无机盐包括醋酸钠(或醋酸钾)、碳酸钠(或碳酸钾)、碳酸氢钠(或碳酸氢钾)、硼酸钠、酒石酸钠、柠檬酸三钠等中的一种或它们相互混合的任意一种，无机盐与铁盐的质量比1～6∶1。

所述的表面活性剂包括聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯十二烷基醚、油酸、吐温、司班、曲拉通X(Triton X)等中的一种或它们相互混合的任意一种，表面活性剂与铁盐的质量比0～5∶1。如果加入的是离子型或亲水的非离子型表面活性剂制备得到的四氧化三铁粒子可分散于水和乙醇的极性溶剂介质中；如果加入的是亲油的非离子型表面活性剂制备得到的四氧化三铁粒子可分散于非极性的有机溶剂介质中。另一方面，在相同的摩尔浓度下，如果加入的表面活性剂的链长或聚合度值高，则制备得到的磁性颗粒大，此磁性颗粒是由表面活性剂包裹多个纳米四氧化三铁粒子组成的，表面活性剂链长包裹的四氧化三铁粒子个数多，最后形成的磁性微球粒径大；如果体系中用同种表面活性剂，随着表面活性剂加入量的增加，则体系中形成的胶束数量增加，制备得到的磁性微球粒径变小。

所述的助溶剂包括乙二胺、甲酰胺、1，4-丁二胺、丁醇胺等中的一种或它们相互混合的任意一种，助溶剂与多元醇的体积比0～1∶1。在制备过程中随着助溶剂加入量的增加体系中铁盐的摩尔浓度下降，品体的成核速度也下降，晶体慢慢生长，最终制备得到的四氧化三铁粒子大，因此，可以通过改变助溶剂的加入量制备粒径不同的纳米四氧化三铁粒子。

所述混合后搅拌，其搅拌时间为10分钟～1小时，使混合物充分混匀。