[发明专利]一种镓酸锌纳米纤维材料的制备方法

说明书

本发明涉及纳米材料制备研究领域，具体涉及一种镓酸锌纳米纤维材料的制备方法。本发明采用的是溶胶凝胶、静电纺丝和热处理烧结相结合的制备方法。纳米纤维直径约在100nm。采用静电纺丝法制备，制备的镓酸锌纳米纤维具有一维晶体结构，纯度高，可控性好，具有很好近红外发光性能，在生物体内成像、药物基因载体等领域有很好的应用前景。本发明的制备方法设备简单，且具有工艺条件容易控制，成本低廉，产量大，易于工业化生产等优点。

技术领域

本发明属于无机纳米纤维材料技术领域，涉及一种镓酸锌纳米纤维材料的制备方法。

背景技术

无机纳米药物载体系统相对于有机纳米药物载体系统，具有多方面的优势，例如其具有精确可调控的形貌尺寸，可以选择性的聚集在病灶部位；化学稳定好，可以较长时间在体内循环，延长治疗时间和效果；具有独特的光学、磁学、电学、声学等特征，用于生物组织成像或者外界刺激响应的智能药物载体系统。通常，通过掺杂可以显著提高无机发光系统的光学性能。目前多数的掺杂发光系统多是用稀土元素(例如镧系、锕系)的上转换发光体系，而稀土元素的本征毒性不能忽略，非稀土元素掺杂(例如过渡金属)的优势就显现出来了。过渡金属元素Cr³⁺是铬是人体必需的微量元素，它是正常生长发育和调节血糖的重要元素。Cr³⁺掺杂的ZnGa₂O₄材料激发后可产生更高纯度和亮度的近红外光发射，同时由于ZnGa₂O₄具有良好的生物形容性被广泛应用于生物材料领域，基于ZnGa₂O₄的生物医学材料包括成像和治疗等都是一个非常具有前景的研究方向。

智能局部药物载体系统(例如在病症部位贴上一层纳米纤维膜)是一种有前途的药物传输治疗策略。它是将与常规的给药系统相比，局部给药系统可以保持较低的全身药物浓度，避免药物全身循环的带来的副作用，同时确保长时间在病灶部位的治疗药物剂量，避免传统给药系统的反复多次给药，改善治疗效果。这种镓酸锌纳米纤维在携带药物后贴在病症部位，一方面提高可以提高给药量，另一方面可以响应外部激发光，提供持续的、可控的和可编程的药物释放，达到治疗效果。

静电纺丝技术基于溶胶凝胶，利用高压静电场形成的库仑力对纺丝液进行拉伸和喷射，从而被拉伸的纺丝液在空气中迅速干化形成纳米纤维。静电纺丝方法设备简单、技术灵活、适用材料范围广，制得的纤维连续、长径比大、直径可控、产量高，因此在制备微纳米纤维领域有着优异的发展前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种镓酸锌纳米纤维材料及其制备方法，结合溶胶凝胶法，采用先进的高压静电纺丝设备，制备出尺寸均一、具有极高长径比的纳米纤维。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种镓酸锌纳米纤维材料及其制备方法，包括以下步骤：

(1)将2mL去离子水、6mL乙醇溶液和3mLDMF的混合均匀，室温下磁力搅拌半个小时，搅拌速度为300-500rpm，形成均一稳定的溶液1。

(2)将0.475g硝酸镓(Ga(NO₃)₃·xH₂O)、0.279g硝酸锌(Zn(NO₃)₃·6H₂O)和0.002g硝酸铬(Cr(NO₃)₃·9H₂O)溶解到溶液1中，室温下搅拌1h，得到稳定的溶液2。(各种金属离子的摩尔比为Zn:Ga:Cr＝1:1.995:0.005，即Cr³⁺的掺杂量为0.5％)

(3)称量0.7gPVP加入溶液2中，搅拌3h，得到均匀的前驱体溶液。

(4)利用平板收集的静电纺丝装置，将前驱体溶液制成镓酸锌纳米纤维，其中，喷丝头与接收基板的距离为15cm，供料速度为0.15-0.2mL/h，纺丝电压为8-10kV。