[发明专利]一种利用等离子体制备磁性铁氧体纳米带的方法

说明书

本发明公开一种仅用单一二价铁离子制备四氧化三铁纳米带的方法，所述方法在充分隔绝氧的条件下采用大气压下的微型等离子体作用于二价铁盐溶液，得到具有磁性的四氧化三铁。所述等离子体在等离子工作气体气氛下作用于二价铁离子的水溶液，所述二价铁盐溶液与所述工作气体的界面处存在隔离液，以防止二价铁离子被过度氧化形成无磁性的三氧化二铁。本发明公开的仅用二价铁离子制备四氧化三铁磁性纳米带的方法，避免了化学共沉淀方法需要多种化学试剂并且难以形成纳米带的弱点，有利于制备各向异性磁性纳米材料并有利于磁性铁氧体材料在生物学上的应用。

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备方法。更具体地，涉及一种利用等离子体制备磁性铁氧体纳米带的方法。

背景技术

磁性纳米氧化铁是一种在生物医学领域应用广泛的纳米材料，在体内磁共振成像和体外磁性分离等方面都发挥巨大作用。目前其制备方法主要包括高温热解法，水热法，溶胶一凝胶法及化学共沉淀法等，这些技术各有缺点。高温热解法和水热法均采用高温或高压的条件，得到的磁性氧化铁纳米颗粒形貌分布均一、磁学性能优良，但不易放大生产，重复性也较差。溶胶-凝胶法与气溶胶/蒸汽法分别需要高温环境与激光技术，条件也非常苛刻。以上这些方法的最大问题是仅适于实验室制备，难以进行工业放大生产。共沉淀法是目前唯一可应用于医药产业的技术，过程易调控，使用的原料绿色环保，产品生物相容性高，利于工业放大生产，但是产品的晶体结构缺陷与分散性较差，磁学性能较低。而采用物理方法制备，需要在低气压下进行，导致设备庞大，生产效率低，耗能高。

等离子体是宇宙中物质的第四态，超过99％的宇宙由等离子体组成。研究发现，在微米量级的等离子体在高气压下比较稳定。大气压下的微型等离子体(AMP)又称为微型释电，它在大气压下将电能转化为激发态元素，从而产生如离子、电子的载气。当激发态元素释电并跳跃到更低能级时，释放光子。

微型等离子体同样遵循Paschen规律，与阴极-阳极之间的距离，压强以及产生等离子体要求的击穿电压有关。具体表述如下：

其中，V是击穿电压，p是气体压强，d是阴极—阳极间距离，a和b与介质气体的性质有关。Marriotti D及其团队研究发现，等离子体除了受Paschen规律限制外，还受电极直径和气隙比影响，Becker K.H.课题组报道说电极的形状也对等离子体具有较大影响。

近几年，Sankaran和Richmonds等人发现，等离子体中的高能粒子在气相电极和液相电极之间会加速射向液相电极的表面从而在气液界面处引起电化学反应。微型等离子体具有稳定，高效，低温处理、高电子密度等一系列优点，有望在工业中实现大规模应用。

采用大气压下的微型等离子体制备纳米颗粒是近几年刚发展的一项技术，目前利用微型等离子体已成功制备出金、银、铂等惰性金属的纳米颗粒。等离子体原理上是物理法制备纳米颗粒的一部分，在此过程中无需化学试剂。等离子体在液体中与反应物前驱体的作用又是一个化学过程，这个过程不需要真空和大规模的电源，所以大气压下的微型等离子体结合了物理和化学两种方法的优点，有望通过该方法制备磁性金属或铁氧体纳米颗粒来消除传统物理和化学方法的缺点，达到清洁、高效、低耗能制备生物相容纳米颗粒的目的。

但是，目前采用大气压下的微型等离子体制备纳米磁性铁氧体的过程中，需要同时加入含有三价铁离子和二价铁离子的原料同时还需要加入一定量的氢氧根离子调整溶液的PH值，反应过程中二价铁离子有可能过度氧化为三价铁离子，导致产物磁性减弱甚至消失；且生成的磁性铁氧体的为纳米颗粒状态。因此，需要提供一种以单一二价铁离子为原料，制备得到的具有磁各向异性的纳米带的方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种利用等离子体制备磁性铁氧体纳米带的方法，该方法以单一二价铁铁离子为原料，将二价铁离子与空气隔绝，采用等离子体的方法，制备得到了磁性铁氧体纳米带。

本发明另一个目的在于提供一种由上述方法制备得到的磁性铁氧体纳米带。