[发明专利]一种磁性纳米颗粒及其流动制备方法和系统

说明书

本发明公开一种磁性纳米颗粒及其流动制备方法和系统，在制备时首先将有机金属化合物或金属盐化合物前驱体与带烷基链的小分子溶于溶剂中，形成混合反应溶液，然后将混合反应溶液通入流动制备系统中，利用可控的温度和压力，使得混合反应溶液在反应器中处于超临界状态进行反应，再通过沉淀和分离得到磁性纳米颗粒产品。利用本发明方法和流动制备系统得到的磁性纳米颗粒具有顺磁性、超顺磁性、亚铁磁性或铁磁性，表面修饰有带烷基链的小分子。与传统的釜式反应相比，本发明流动合成技术可大大提高传质传热速率，使得产品颗粒结晶度高、粒度分布窄。同时流动制备系统可实现自动化的控制，使得产品各制备批次间的差异较小，重复性好，并可通过连续进样实现纳米颗粒的宏量制备。

技术领域

本发明涉及材料化学、纳米科学及精细化工技术领域，特别是一种磁性纳米颗粒及其流动制备方法和系统。

背景技术

磁性纳米颗粒由于其独特的磁学性质，在磁共振成像、药物运输及热疗、生物分离等领域得到了广泛应用，特别是超顺磁性氧化铁纳米颗粒及含钆顺磁性纳米颗粒在肿瘤诊断领域展现出广阔的临床应用前景。然而到目前为止，几乎所有的磁性纳米材料均是通过釜式(烧瓶)反应合成的，不仅产量小，而且批次之间差异大，磁性纳米材料的可重复性和宏量制备已经成为其临床转化的最大瓶颈。

流动合成作为一种新兴的制备方法，为纳米颗粒的合成提供了新的选择(Angew.Chem.,Int.Ed.,2010,49,6268；Chem.Soc.Rev.,2010,39,1183.)。流动合成系统可使反应在更高的温度和压力下进行，而这在传统的釜式反应瓶中很难实现。同时，大大缩小的反应空间有利于降低反应条件的局部波动。最为重要的是，整个反应过程可在自动化、无人为干扰的连续反应器内稳定进行，从而可实现纳米颗粒的连续、重复制备。基于上述优点，流动合成已被用于制备半导体纳米颗粒(CdSe,CdS)(Eur.Phys.J.D,2009,52,15；Chem.Commun.,2002,1136.)、贵金属纳米颗粒(Au,Ag)(Nano Lett.,2005,5,685.)及金属氧化物纳米颗粒(J.Mater.Chem.,2012,22,9041.)。流动合成磁性氧化铁纳米颗粒虽也有报道(Adv.Funct.Mater.,2008,18,922；Nanoscale,2013,5,2126.)，但由于反应所使用的共沉淀法本身的缺陷，其制备得到的纳米颗粒结晶度差、粒度分布宽，这些不足大大限制它们的应用。

高温分解合成法，即通过热解金属有机前驱体，已成功制备出结晶度高、粒度分布窄、组成明确、磁响应性强的磁性纳米颗粒(J.Mater.Chem.,2009,19,6274；J.Am.Chem.Soc.,2011,133,19512；J.Am.Chem.Soc.,2011,133,12664.)。然而，基于该方法的研究目前主要集中在釜式制备上。由于高温分解反应的复杂性，即不仅包含了纳米颗粒的成核生长过程，同时还存在反应前驱体的热分解反应过程，因此在制备过程中反应器与反应液之间的传热传质过程对纳米颗粒的尺寸及粒度分布有着极其重要的影响，同时反应参数的随机波动也极容易导致颗粒尺寸及粒度分布不可预见的变化。在上述背景下，发展新的制备方法以克服现有方法不易重复的弱点，对实现磁性纳米颗粒在生物医学领域的广泛应用具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种磁性纳米颗粒及其流动制备方法和系统，基于高温分解法利用流动合成技术来制备结晶度高、粒度分布窄的磁性纳米颗粒，能够实现磁性纳米颗粒的稳定可重复制备，且通过连续进样即可实现纳米颗粒的宏量制备。

本发明采取的技术方案为：一种磁性纳米颗粒的流动制备方法，包括步骤：

S1，将有机金属化合物或金属盐化合物前驱体，与带烷基链的小分子溶于溶剂中，形成反应溶液；

S2，将反应溶液通入一流动制备系统，所述流动制备系统包括流速可控的进样通道、温度和压力可控的反应器、冷却装置以及样品接收容器，所述进样通道、反应器、冷却装置和样品接收容器依次连通；