[发明专利]Fe3O4/CoO核壳结构复合纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，尤其涉及Fe₃O₄/CoO核壳结构复合纳 米粒子的制备方法。

背景技术

纳米Fe₃O₄是一种重要的尖晶石型铁氧体，具有制备工艺简单、价格低、无 毒、无污染等优点，且其在实际应用中有着广泛的用途。例如其具有优越的气 湿敏、磁敏特性，在气湿敏传感器件、高密度磁记录材料、核磁共振的造影成 像以及药物控制释放等领域有着广阔的应用前景；具有良好的磁响应性，在细 胞分离、固化定酶、免疫诊断以及肿瘤靶向治疗、DNA分离及核酸杂交等方面 也有着广泛的应用；除此之外，磁性纳米Fe₃O₄作为功能材料，在磁记录材料、 特殊催化剂原料、磁流体的基本材料和磁性材料等方面也显示出许多特殊功 能。但是，这些应用大多数要求磁性粒子具有化学稳定性、均一的粒子尺寸、 以及在液相中良好的分散性。由于磁性纳米粒子具有高比表面积、高比表面能 以及粒子各向异性的偶极距作用从而很容易团聚，有些磁性粒子如Fe、Fe₃O₄很容易被氧化成γ-Fe₂O₃，从而导致粒子发生聚集和沉淀，不能形成稳定的分 散体系，使其在生物医学中的应用受到了限制。

虽然物理或化学方法制备的磁性纳米材料能达到纳米尺寸，但其尺寸分布 较宽，而且表面裸露，化学性质活泼，在空气中易氧化、易发生聚集，使磁性 材料失去单畴磁极、可分散性或者失去纳米材料特有的性质。通常为了使纳米 颗粒能够很好的分散于载液中，需对颗粒进行表面改性使颗粒表面吸附一层聚 合物，从而产生空间位阻斥力克服粒子间的引力，同时通过对粒子的表面改性 可以改善这些粒子与其它介质的接触角和润湿性，提高微粒在载液中的分散 性。因此，用化学方法对裸露的纳米晶进行保护，是至关重要的。通过对磁性 纳米粒子的表面修饰可以降低其表面能，提高粒子的抗氧化能力，得到分散性 好的纳米复合粒子；同时，适当的表面修饰可以调节磁性纳米粒子与其他材料 的相容性和反应特性。因此，对于磁性纳米粒子的表面修饰也是目前国内外研 究的热点^[1-4]。表面修饰后的纳米粒子可以在很大程度上改善纳米粒子在空气 中的稳定性以及生物相容性，更广泛的应用于生物医药、靶向载体、催化等领 域。

在Fe₃O₄表面包覆铁、氧化钴、氧化镍、氧化铁制备复合纳米粒子已有较 多的报道。目前Fe₃O₄/CoO复合纳米粒子主要用脉冲激光沉淀法、溶胶凝胶法 制备。C.A.kleint等(1998，J.APPL.PHYS)采用脉冲激光沉淀法在Fe₃O₄表面制备了CoO磁性壳层，并探讨了Fe₃O₄/CoO核-壳结构各个晶面的磁性变 化，脉冲激光沉淀法需要专门的仪器，且纳米四氧化三铁在气相中不容易分散 均匀，易使得复合粒子颗粒较大。溶胶凝胶法工艺复杂需要溶胶的生成及煅烧， 生成温度较高且反应通常需要氢气还原，耗能大。目前尚未见用溶剂热法制备 Fe₃O₄/CoO的报道。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种制备过程简单，效 率高，且磁性能较好、稳定性、分散性较好的Fe₃O₄/CoO核壳结构复合纳米粒 子的制备方法。首先用溶剂热法制备出磁性能较高，分散性较好的纳米四氧化 三铁粒子；然后同样采用溶剂热法制备磁性能好、稳定性较高、单分散的Fe₃O₄/ CoO复合纳米粒子。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

Fe₃O₄/CoO核壳结构复合纳米粒子的制备方法，所述制备方法包括下述步 骤：

1)制备纳米Fe₃O₄粒子：