[发明专利]表面带负电的水溶性超顺磁四氧化三铁微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带负电荷的水溶性超顺磁四氧化三铁微球的制备方法，属于无机纳米材料制备工艺技术领域。

背景技术

近年来，磁性纳米材料由于其在药物的靶向输送、磁共振成像、磁热疗及生物分离、光电材料等领域的应用而引起了人们广泛的关注。特别是直径在50-1000nm的四氧化三铁磁性微球，因其具有相对较大的尺寸和较强的磁响应性，在磁分离载体、磁性控制光子晶体等方面引起了人们的研究兴趣。然而，四氧化三铁用于药物靶向输送和光子晶体必须满足一系列的条件：如尺寸均一、尺寸可控、超顺磁性、在溶液中具有好的分散性等。超顺磁性也要求直径几十到几百纳米微球由尺寸约为20nm以下的纳米粒子聚集而成。

在过去几年中，多醇体系水热方法被用来制备四氧化三铁微球。如李亚栋等首次采用溶剂热方法制备了单分散四氧化三铁及铁酸盐磁性微球（中国专利ZL200410009788.9）。汪尔康等通过向乙二醇体系中加入乙二胺得到了表面为氨基的超顺磁介孔四氧化三铁纳米粒子（中国专利公开号CN 101417822B）。汪长春等以天然多糖为稳定剂制备了磁性介孔四氧化三铁胶体纳米晶簇（中国专利公开号CN102637499A）。然而，以上方法得到的微球表面电荷密度低、水溶性差、胶体稳定性差，限制了其在生物医学和光电领域的应用。

因此，发展简单有效地方法制备单分散、表面电荷密度高、水溶性好、胶体稳定性好、并且可以被修饰上活性基团，以被后续功能化的超顺磁性四氧化三铁微球是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备过程简单、成本低廉，表面具有高负电荷密度的水溶性超顺磁四氧化三铁微球的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种带负电的水溶性超顺磁四氧化三铁微球的制备方法，其特征在于：该方法按如下步骤进行：

1）、在搅拌条件下，把聚苯乙烯磺酸-马来酸共聚物钠盐加入到多醇溶剂中搅拌溶解；

2）、在步骤1）所得溶液中加入三价铁盐、乙酸盐，搅拌至完全溶解；

3）、将步骤2）所得溶液转移到反应釜中，将反应釜置于预先加热至180-220℃的烘箱中，加热反应6-48小时生成磁性微球；

4）、取出反应釜，自然冷却至室温，用磁分离方法分离出磁性微球，用重蒸馏水洗涤，真空干燥，得到超顺磁四氧化三铁微球。

所述步骤1）中共聚物中苯乙烯磺酸钠和马来酸钠的摩尔比例为1:1或3:1。

所述步骤1）中0.1-3.0重量份的聚苯乙烯磺酸-马来酸共聚物钠盐溶于20体积份多醇溶剂中。

所述步骤1）中的多醇为乙二醇或二乙二醇或两者的混合物。

所述步骤2）中三价铁盐中的三价铁为0.001-0.01摩尔。

所述步骤2）中的三价铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁的任意一种。

所述步骤2）中乙酸盐为乙酸钠或乙酸铵，其中乙酸盐为0.5-3.0重量份。

所述磁性四氧化三铁微球表面带负电，其Zeta电位小于-35mV。

经实验验证，采用上述技术方案得到的磁性四氧化三铁微球为纳米晶的聚集体，微球的粒径为20-1000nm，微球由尺寸在5-20nm的纳米晶聚集而成，微球表面带负电，其Zeta电位在pH值为7时小于-35mV。该微球尺寸均一、可控、超顺磁性好、在溶液中具有好的分散性，该超顺磁性四氧化三铁微球可以被修饰上活性基团，该活性基团可以被后续功能化，符合用于药物靶向输送物质的条件。

本发明制备得到的阴离子聚电解质稳定的磁性微球的粒径可以通过控制聚电解质中苯乙烯磺酸钠与马来酸钠的比例、聚电解质的用量、溶剂中乙二醇与二乙二醇的比例、铁源的用量和乙酸盐的用量进行调控。