[发明专利]一种在二氧化钛纳米管中掺杂四氧化三铁磁性颗粒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料的改性方法，更具体地说，涉及一种利用电化学的方法改性纳米材料的方法。

背景技术

近年来，由于二氧化钛纳米管具有制备成本低、大的比表面积、规则的表面形貌、较好的光稳定性和化学惰性等优良性质，逐渐成为国内外竞相研究的热点。其中一个重要的应用领域是采用自掺杂法在TiO₂纳米管表面掺杂各类金属或非金属如N，C，S以及Nb，Cr，Au等，以提高纳米管的光催化效率。也有不少研究者将药物载体的开发集中在纳米级管状结构以及空心颗粒结构上，以便在磁导载药系统、医疗诊断以及交流磁场辅助癌症治疗中得到广泛的应用，但是，在构建载药系统时，通常要受到载体材料、靶向分子以及药物三者之间的稳定性、靶向效率和药物功效的限制。例如，当高分子聚合物载药系统用于靶向治疗的传输过程中，载体本身容易被核酸酶和蛋白酶降解，从而无法将药物传递给靶细胞。如果引入TiO₂纳米管作为载体，就可以大大突破这些限制。TiO₂纳米管无毒性、化学机械性能稳定、具有大的比表面积、管口易于化学修饰，因而药物可以很容易被大量载入管内，从而获得理想的载药效果。然而仅仅使用TiO₂纳米管作为载体是不够的，还需要使其具备铁磁性，从而使药物载体在磁场的作用下准确地到达患处。由此可见，在纳米管表面制备Fe₃O₄磁性颗粒是非常必要的。

目前传统的Fe₃O₄磁性颗粒制备方法有化学气相沉积法、固态合成法、水热法、溶胶凝胶法。这些方法往往存在很多不足，如(1)反应温度高；(2)反映时间长；(3)制备工艺复杂；(4)制备所需溶剂含有毒性而且成本昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备过程简单的在二氧化钛纳米管中掺杂磁性颗粒的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现。

一种在二氧化钛纳米管中掺杂四氧化三铁磁性颗粒的方法，按照下述步骤进行：

(1)利用两电极系统制备二氧化钛纳米管：将作为阳极使用的钛合金或者纯钛装入阳极氧化装置中，阴极为铂片或者石墨，电解液为水和甘油的混合溶液，其中甘油与水的体积比为0.4～3，NH₄F的浓度为0.1-0.5mol/L，通入的恒定电压为10-60V，通入电压的时间为10min-4h，可制得自组装TiO₂纳米管；

(2)利用三电极系统进行电化学沉积：将步骤(1)制备的有TiO₂纳米管的钛合金或者纯钛作为阴极，阳极为铂或者石墨，参比电极为甘汞电极或者银-氯化银电极，电解液为水和甘油的混合溶液，其中甘油与水的体积比为0.4～3，可溶性三价铁盐的浓度为0.01-0.04mol/L，沉积电压为-3--5V，沉积时间为15min-1h，即可实现四氧化三铁磁性颗粒对二氧化钛纳米管的掺杂。

所述步骤(1)中使用的钛合金为Ti-Zr合金，其中Ti和Zr的原子摩尔比为(7-9)∶(3-1)，优选Ti和Zr的原子摩尔比为7∶3、8∶2或者9∶1。

所述步骤(1)中使用的钛合金为Ti-Zr-Nb合金，其中Ti、Zr和Nb的原子摩尔比为(73-74)∶(2-4)∶(22-25)，优选Ti、Zr和Nb的原子摩尔比为74∶4∶22或者73∶2∶25。

所述步骤(1)使用的钛合金为Ti-Zr-Nb-Sn合金，其中Ti、Zr、Nb和Sn的原子摩尔比为72∶4∶22∶2。

所述步骤(1)中，甘油与水的体积比优选为1，NH₄F的浓度优选为0.27mol/L。

所述步骤(1)中，通入的恒定电压优选为35V，通入电压的时间优选为3h。

所述步骤(2)中，甘油与水的体积比优选为1，可溶性三价铁盐的浓度优选为0.02mol/L。

所述步骤(2)中，沉积电压优选为-3V，沉积时间优选为15min。

所述步骤(2)中，所述的可溶性三价铁盐为氯化铁、硝酸铁或者硫酸铁。