[发明专利]含有磁性或金属纳米晶的形貌可调的纤维

说明书

技术领域：

本发明涉及一种含有磁性或金属纳米晶的形貌可调的纤维，尤其是一种纳米晶均 匀分布其中的，显示实心棒状，线状，空心管状，及带状形貌的纤维。

背景技术：

一维纳米材料，因其独特的形貌特征以及特有的物理及化学性质而称为基础科学 研究及应用研究的研究热点。一维纳米材料的功能化给纳米技术带来新的应用前景及 活力，因为这些一维材料可以作为各种纳米晶载体进一步展示纳米晶的特有的性质。 目前一维材料的功能化已有很多研究，但在尺寸小于1毫米的纳米纤维中装入纳米晶 是一新的技术，现在已有在这些纤维中装入发光纳米晶的报道，但没有含有磁性及金 属纳米晶的研究报道，因此本发明所述的材料及其制备方法对在医药，生物领域的应 用是很有必要的，这些纤维还会被用于催化技术及用作电导材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种均匀分布磁性及金属纳米晶的形貌可调的纤维，纤维 显示磁性及金属纳米晶的性质。

本发明是通过以下措施来实现的：

本发明公开了一种含有磁性或金属纳米晶的形貌可调的纤维，其纤维基质中均匀 分布着纳米颗粒，纳米颗粒为磁性纳米晶和金属纳米晶中的一种或几种；其组成及形 貌特征包括：

a)其纤维基质由镉离子和巯基乙酸形成的复合材料组成，纤维基质中含有H，S，C，O， Cd，Si成份，化学成分的摩尔比为Cd₁S_1-6C_2-12H_3-24O_2-12Si_0.01-6：；

b)所述纳米晶均匀分布于纤维中，在纤维中的浓度为10^-6M到0.01M，纳米晶的尺寸 从1纳米到20纳米；

c)所述纳米晶在嵌入纤维前包覆杂化的SiO₂壳，壳的成分在于溶胶凝胶SiO₂中含有 Cd²⁺离子，巯基乙酸及Cd²⁺离子和巯基乙酸形成的复合体；

d)其纤维的形貌为棒状、线状、带状、片状或管状；纤维的长度从5微米到500微米， 纤维的直径从5纳米到1微米，管状纤维的内部直径从2纳米到200纳米；

e)所述的磁性纳米晶为Fe₃O₄、Fe₂O₃、CoFe₂O₄、MnFe₂O₄、NiFe₂O₄、CoCrFeO₄、FeCo、 Co、PtCo、FePt；所述的金属纳米晶为Au，Ag，Pt，Cu及其合金；

所述的纤维采用步骤1)，2)和3)或者步骤1)，2)和4)制成：

1)镉离子(Cd²⁺)和巯基乙酸(TGA)形成的簇的前驱物的制备

称取氧氯化镉或醋酸镉，及巯基乙酸溶解到水里，巯基乙酸和镉离子的摩尔比为 1～4∶1，用氢氧化钠调整pH值在8～11的范围内，在室温下放置一到两星期，可得 到巯基乙酸和镉离子形成的簇或纳米线，其化学式为Cd(SCH₂COOH)_x，x＝1～4；

2)纳米晶的杂化溶胶凝胶SiO₂层的包覆

取步骤1制备的巯基乙酸和镉离子形成的簇或纳米线溶液0.5～2mL，滴加纳米晶 的胶体溶液0.01～0.1mL(通过已有方法制备，参考文献Chem.Mater.1996，8，2209-2211； Chem.Rev.2004，104，3893-3946)，加入正硅酸乙酯10～100μL，加入氨水40～100μL做 催化剂，磁力搅拌3小时或超声分散3小时，得到杂化的SiO₂包覆的纳米晶，将上述 溶液稀释1到10倍得到最终混合溶液；整个过程中投入的主要原料相对最终混合溶液 的浓度为：巯基乙酸0.005～0.04M；正硅酸乙酯0.005～0.11M；纳米晶0.4～4.9×10^-7M；

3)水溶液回流反应制备技术制备形貌可调的纤维

将步骤2制备的最终混合溶液回流0.5到4小时，离心分离，得到含有纳米晶的 纤维；