[发明专利]四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及磁性纳米颗粒，尤其是涉及一种四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒，本发明还涉及该磁性纳米颗粒的制备方法以及该磁性纳米颗粒的应用。 

背景技术

磁性纳米材料已经成为物理、化学、化工、生物、医药等领域的研究热点。但是磁性纳米材料很容易发生粒子凝聚、团聚现象，形成二次粒子，使粒径变大。为了克服上述障碍，以使其有更广泛的应用，需要对磁性纳米材料进行改性，提高其分散性以及应用价值。 

近年来国内外大量的科研工作者都致力于磁性纳米颗粒的表面修饰，通过表面修饰给予磁性纳米颗粒新的功能，使其应用于更多的领域，如材料，生物，医药，环境等。目前所用的修饰试剂多种多样，如壳聚糖、离子液体、亚胺基、蛋白质以及表面活性剂等，这些功能化的磁性纳米材料被广泛的应用于各行各业，包括疾病诊断、药物缓释与输送、工业催化、分离材料等。 

目前，大环超分子冠醚、环糊精和杯芳烃已经先后被用于制备分离材料，用于有机物和无机物的固相萃取和分离，而四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪作为一种新的大环主体化合物，氮原子取代了传统杯芳烃中桥连亚甲基，杯芳烃的两个苯酚基团被三嗪环所取代，作为连接桥的氮原子可以采用sp²、sp³或介于这两者间的多种杂化状态，能与相邻的芳杂环形成不同程度的共轭作用，在与客体分子作用时，大环主体分子还可以通过自身构象的调整以达到与客体之间最佳的匹配，改善其对客体分子的亲和力和选择性。从分子结构上来看，四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪有潜在的分离介质作用位点，如芳环（疏水作用和π-π作用）、电负性杂原子（氢键作用，与阳离子的配位作用）、大环空腔（包结作用），可质子化氮原子（阴离子交换作用）。因此，根据四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪易修饰这一特点，将其用于修饰磁性纳米颗粒，应该可以得到一种具有特殊识别能力的固相萃取材料。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于对复杂体系中的特定目标物（如水中多环芳烃、硝基芳香化合物、金属阳离子等）萃取富集的四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒；本发明还提供该磁性纳米颗粒的制备方法以及应用。 

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案： 

本发明所述的四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒，其结构式为：

其中代表Fe₃O₄磁性纳米粒子，代表SiO₂硅壳，代表包覆SiO₂的Fe₃O₄磁性纳米粒子。

本发明四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒的制备方法如下：首先需要将四氧化三铁纳米粒子包硅壳（Fe₃O₄SiO₂），然后以氨基修饰得到氨基改性的四氧化三铁纳米粒子（Fe₃O₄SiO₂APTS），再将Fe₃O₄SiO₂APTS与四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪在氮气氛围中于110℃下反应，即可制得四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪键修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒（Fe₃O₄SiO₂APTSNC）。 

所述四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒用于环境水样中有机化合物和无机阳离子的萃取富集，既不会对环境水样造成污染又能够回收再利用，经济环保。 

本发明的优点在于采用四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪修饰后得到的四氧化三铁磁性颗粒不仅继承了原有四氧化三铁纳米颗粒表面积大、分离简单等优点，又对其赋予了新的功能特点，增加了对特点目标物的萃取选择性：将本发明的四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪功能化的磁性纳米粒子用作萃取分离，具有操作简单方便、可同时对有机物和无机阳离子进行萃取、富集、分离等优点。而且这种磁性纳米粒子在外加磁场作用下能够与底液完全分离，既不会对目标分离物构成污染又能够回收再利用，经济环保且回收率高；同时本发明的制备方法简单，操作安全，成本低，具有良好的推广应用前景。 

附图说明

图1是本发明四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪键修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒的结构式。