[发明专利]一种氧化钆包裹四氧化三铁磁性荧光纳米空心球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机纳米材料技术领域，具体涉及一种Gd₂O₃包裹Fe₃O₄磁性荧光纳米空心球的制备方法。

背景技术

近年来，随着技术的发展，人们发现，与块体材料相比，相对应的同种材料的空心球由于具有高比表面积、更好的渗透和低密度，在催化、封装、细胞分离、化学反应器、药物输送、轻质材料、光电子器件等很多领域都有非常重要的应用[(a)C.N.R.Rao,A.Govindaraj,G.Gundiah,S.R.C.Vivekchand,Chem.Eng.Sci.2004，59，4665.（b）F.Caruso,Top.Curr.Chem.2003,227,145.]。因此，具有不同组成的空心微球的研究引起人们广泛的关注，特别是具有光学和磁性的多功能的空心微球，可以与外部磁场定位在一个特定区域针对药物输送和荧光成像。因为这些性能，已经被成功地用于造影剂和生物标记，用于磁共振成像(MRI)、生物和生物医学成像。在众多光学材料中，由于稀土材料高光致发光(PL)量子产率，发射波长可调谐，低的声子能量，化学稳定性和热稳定性高而备受青睐。许多科研工作者通过设计不同的路线制备了此类具有晶态或非晶态纳米结构球壁的空心微球。在已报道的文章中，空心微球的制备主要通过模板法，即以ɑ-Fe₂O₃，Fe₃O₄及β-FeOOH颗粒为模板，通过均匀沉淀法、层层静电自组装法、溶胶凝胶法等，将无机物包覆到模板上，然后通过热解或溶解除去模板，从而得到相应的核壳结构。模板法又分为硬模板法和软模板法。因为软模板是由一系列由两亲性分子形成的超分子聚集体，当体系环境有所改变时，其形貌可能发生变化，而不利于制备单分散且规则的结构。而硬模板法可以通过控制硬模板的尺寸而实现对空心球尺寸及均一性的控制，同时在反应体系和沉淀过程不改变其形貌，从而可以实现对球壁厚度和组成的控制。因此目前有关空心微球的制备，多是利用硬模板技术，而采用Gd₂O₃包裹Fe₃O₄磁性荧光纳米空心球的制备方法还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、操作安全、成本低的氧化钆包裹四氧化三铁磁性荧光纳米空心球的制备方法，解决了由磁性颗粒作为模板带来的颗粒聚集问题，从而达到简化实验困的目的。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种氧化钆包裹四氧化三铁磁性荧光纳米空心球的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）取二氧化硅纳米颗粒1.2～1.6g，加入10～25ml蒸馏水，制得二氧化硅胶体溶液；取九水硝酸铁0.200～0.268g和尿素0.200～0.300g溶于20～25ml蒸馏水中，制得A混合液；

2）将上述制得的二氧化硅胶体溶液和A混合液混合，制得B混合液，加入40～80ml蒸馏水，在80～95℃温度条件下搅拌4～6小时，得到红褐色均匀体系，冷却，得到红褐色颗粒沉淀，完成颗粒外第一次包覆；

3）将上述红褐色颗粒沉淀清洗干燥后，取1.0～1.5g，加入10～25ml蒸馏水，制得均匀胶体溶液；取六水硝酸钆0.200～0.310g和尿素0.200～0.300g溶于20～25ml蒸馏水中，制得C混合液；

4）将步骤3）制备的均匀胶体溶液和C混合液混合，制得D混合液，加入40～80ml蒸馏水，在80～95℃温度条件下搅拌4～6小时，得到红色均匀体系，冷却，得到红色颗粒沉淀，完成颗粒外第二次包覆；

5）取上述包覆后的红色颗粒进行内核刻蚀，取底部的红色颗粒沉淀；

6）将底部的红色颗粒沉淀清洗干燥后得到的干燥粉末用氢气还原即可得到所需制备的Gd₂O₃包裹Fe₃O₄磁性荧光纳米空心球。

以上各个物质的质量或者体积是以二氧化硅纳米颗粒1.2～1.6g为基准计算的。

作为改进，所述步骤3）中的清洗干燥是用蒸馏水清洗红褐色颗粒沉淀获得红褐色颗粒，然后真空干燥，干燥温度保持在30～60℃，得到干燥粉末。

作为改进，所述步骤5）中的内核刻蚀是在红色颗粒中加入0.5～2.0mol/LNaOH溶液浸泡进行内核刻蚀，浸泡时间为3～6小时。