[发明专利]一种磁性复合纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于纳米材料领域，具体公开了一种磁性复合纳米材料及其制备方法和应用。该磁性复合纳米材料的制备原料包括Fe₃O₄铁磁性纳米颗粒、醋酸纤维素及三油酸甘油酯，通过对磁性纳米颗粒表面修饰醋酸纤维素，并将三油酸甘油酯固定醋酸纤维素微孔结构中；通过控制溶剂投加比例、温度等条件，可制备磁性复合纳米颗粒。该磁性复合纳米材料的制备方法是一种化学共沉淀合成技术，具有制备过程及设备要求简单，制成的材料稳定性高，获得的磁性复合纳米颗粒不仅具有较大的比表面积，对污染物吸附效率快，可用于污水处理中有机物的吸附；且对材料本身的超顺磁性干扰少，可在外加磁场下快速回收，避免了环境污染。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种磁性复合纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

工业发展导致环境水体中有机污染物种类和数量日益增多。这些有机化合物被水生生物摄取后，破坏细胞结构，导致生物病甚至死亡，最终导致水环境质量恶化。多数持久性有机物被生物摄取后，通过被动扩散的方式进入并富集于细胞中。当生物体富集的污染物浓度超过一定阈值时，该污染物对生物体产生了毒性效应。因此，有效评估环境水体中污染物对水生生物的毒性效应是评价污染物生态环境风险的重要前提。目前，化合物的毒性效应主要采用活体测试和模型计算两种方式获得，前者主要以生物体外暴露、体内注射，组织或者细胞染毒等方式开展毒性评估，且主要为实验室模拟；后者主要依据化合物结构特征，模型预测其毒性效应。活体测试价格昂贵，周期较长，且一般限于实验室模拟，而模型计算误差较大，很难反映真实环境中污染物的毒性特征。由于环境水体组分复杂多样，污染物对水生生物的毒性效应受到各种环境因素的干扰，采用上述手段不能满足高效反馈污染物的水环境风险水平。

近年来，有关磁性纳米粒子的制备方法及性质的研究受到很大的重视。这不仅是因为磁性纳米粒子在基本物理理论上具有特殊的意义，在磁记录材料方面，磁性纳米粒子可望取代传统的微米级磁粉，用于高密度磁记录材料的制备；在生物技术领域，用磁性纳米粒子制成的磁性液体已广泛用于磁性免疫细胞分离，核磁共振的造影成像，以及药物控制释放等。更重要的是，磁性纳米粒子可以有效吸附水污染环境中的有机物，在对有机物的吸附及水处理方面有着重要的应用价值。在已报道的各类磁性纳米粒子中，有关四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米晶体(MNPs，MagneticNano-Particles)的制备方法及应用研究尤其受到重视。通过控制适当的反应条件，人们已经能够制备出直径从几个至几十个纳米的四氧化三铁纳米粒子。与块体磁性材料不同，由于纳米粒子的尺寸极小(1～100nm)，常常表现出超顺磁性：即在其磁滞回线上无顽磁和剩磁。

磁性纳米材料作为纳米材料的一种特殊材料，其制备方法主要分为物理法、化学法和生物法。而生物法主要依托众多生物体内自身存在磁性纳米材料，借助分离等手段，从生物体内提取纳米材料的方法，此方法制备的材料生物相容性好、粒径均一，但是难以做到大规模的生产。物理方法以机械球磨法为典型，其制法简单，但耗时长、颗粒大小不均一、产品纯度较低，因此物理法制备的纳米材料，无法适应高要求的科学领域。目前制备磁性纳米粒子最广泛的方法就是化学法，合成的纳米粒子稳定性高、形状可控且能单分散，其制备流程简易且成本也不高。目前为止文献报道的制备纳米的方法很多：水(溶剂)热合成法、热分解法、溶胶凝胶法、微乳液法等。但这些制备方法对其设备及其操作流程的要求区别很大，得到的产品的形貌、性质差异也很大。因此，开发一种操作简单、设备要求简单、合成的性能比较稳定的合成方法有较为重要的意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种新的Fe₃O₄铁磁性纳米颗粒的制备方法，该方法制备过程简单，设备要求简单，制成的材料稳定性高，对重金属及有机物的吸附能力强。

本发明提供的技术方案如下：

一种磁性复合纳米材料，其制备原料包括：Fe₃O₄铁磁性纳米颗粒、醋酸纤维素、三油酸甘油酯。