CN101049975A - 一种制备Fe2O3包覆Fe3O4纳米粒子的方法 - Google Patents

一种制备Fe2O3包覆Fe3O4纳米粒子的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种制备Fe2O3包覆Fe3O4纳米粒子的方法，共沉淀法制备Fe3O4的反应过程时观察到在Fe3O4的晶粒外层存在一定量的α－FeOOH，采用低温加热的方法使α－FeOOH转化为Fe2O3，同时形成Fe2O3包覆的Fe3O4纳米粒子。从XRD的图谱可见衍射峰的主要峰位与Fe3O4的标准卡(JCPDS 01－1111)和γ－Fe2O3的标准卡(JCPDS 39－1346)相符合。这表明经过灼烧，α－FeOOH已转化为γ－Fe2O3，并包覆于Fe3O4的外面。磁性测试表明，该表面包覆Fe2O3的Fe3O4纳米粒子仍为超顺磁性，且磁性能有提高，其在磁记录、磁流体、磁密封、润滑等方面有重要而广泛的应用；在磁共振成像、生物磁分离、磁性靶向药物和热疗等方面具有重要的应用前景。

Description

一种制备Fe2O3包覆Fe3O4纳米粒子的方法
技术领域
本发明属于磁性纳米材料领域，特别是涉及一种核-壳结构的磁性纳米粒子的制备方法。
背景技术：
磁性纳米粒子在磁记录、磁流体、磁密封、润滑等方面已经获得重要而广泛的应用。近年来磁性纳米粒子在一些与生物相关的领域受到极大的关注，已在磁共振成像、生物磁分离等方面得到应用，也在磁性靶向药物和热疗等方面具有重要的应用前景。
纳米Fe3O4因其具有强的超顺磁性、制备方便、适合于生物医学上的应用，而引起人们的重视。对于纳米Fe3O4的制备已有许多报导[1-3]，(参考文献：
[1]Massart R.Preparation of Magnetic Nanoparticles.IEEETrans Magn，1981，MAG-17：1247.
[2]Molday R S.Magneticiron-dextran Microspheres.US Pat，4452773.1984-06-05.
[3]Shen L，Laibinis P E，Hatton T A.BIlayer SurfactantStabilized Magnetic Fluids：Synthesis and Interactions atInterfaces.Langmuir，1999，15(2)：447.)其中最常用的是共沉淀法。但存在着纳米Fe3O4容易氧化的问题，由于Fe3O4的氧化而使产物不稳定，磁性能下降。解决这个问题的通常方法是进行包覆处理，通过包覆层来实现粒子的分散并对粒子起一定的保护作用。其中利用SiO2进行包覆最为常见，也有采用有机高分子如聚乙二醇(PEG)，聚乙烯醇(PVA)及聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA)等进行包覆以提高与生物相容性的报导。Albert P.Philipse(Albert P.Philipse，Michel P.B.van Bruggen，Chellapah Pathmamanoharan.MagneticSilica Dispersions：Preparation and Stability ofSurface-Modified Silica Particles with a Magnetic Core.Langmuir，1994，10(1)：92.)曾在Langmuir 1994年92-99页公开了一种对Fe3O4进行二氧化硅包覆的方法。中国专利(公开号CN1445797A和CN1477082A)分别介绍了具有强磁场响应能力的磁性核壳微粒的制备方法和超声处理制备铁氧体-二氧化硅核壳纳米粒子的方法。这些研究将有利于提高Fe3O4纳米粒子的分散性和生物相容性，但包覆的过程均较繁杂。
发明内容
发明人在深入研究共沉淀法制备Fe3O4的反应过程时观察到在Fe3O4的晶粒外层存在一定量的α-FeOOH，这可由图1的红外光谱证明所生成的Fe3O4纳米粒子中有α-FeOOH存在，且α-FeOOH的化学性质不稳定，考虑到Fe2O3是一种稳定的铁氧化物，采用低温加热的方法使α-FeOOH转化为Fe2O3，同时形成Fe2O3包覆的Fe3O4纳米粒子。图2列出Fe2O3包覆的Fe3O4的XRD图，从XRD的图谱可见，衍射峰的主要峰位与Fe3O4的标准卡(JCPDS 01-1111)和γ-Fe2O3的标准卡(JCPDS39-1346)相符合，这表明经过灼烧，α-FeOOH已转化为γ-Fe2O3，并包覆于Fe3O4的外面。此方法简单可行，且能提高材料的磁性能，使其成为较好地超顺磁性纳米材料。
本发明提供一种制备Fe2O3包覆Fe3O4纳米粒子的方法，具体步骤和条件如下：
在去氧蒸馏水中，滴加盐酸至溶液呈酸性，优选pH为1，然后按照Fe3+∶Fe2+的摩尔比为2∶1，将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O依次溶于上述的溶液中，制得浓度为1～2mol/L的FeCl3·6H2O和浓度为0.5～1mol的FeCl2·4H2O铁盐溶液，把上述的铁盐溶液在15℃～70℃搅拌下滴加到浓度为0.8～1.5mol/L的NaOH溶液中，其中铁盐溶液与NaOH溶液的体积比为1∶10，滴加完毕，继续反应30min～90min，整个反应过程通氮气保护，反应完毕后，在外加磁场下沉降，除去上清液后，再加去氧蒸馏水把剩余物洗涤至中性，然后用乙醇洗涤，离心，真空干燥，最后得到以Fe3O4为主的纳米颗粒。通过图3的电镜照片观测到所制得的离子的粒径约为10nm；
将上述得到的以Fe3O4为主的纳米颗粒，在200℃～450℃空气中灼烧1～3小时，得到表面包覆Fe2O3的Fe3O4纳米粒子。
根据图2的x射线衍射图谱，用谢乐公式算得其粒径约为10nm.
从图4的磁性测试结果可知，该表面包覆Fe2O3的Fe3O4纳米粒子仍为超顺磁性，且磁性能有提高，其在磁记录、磁流体、磁密封、润滑等方面有重要而广泛的应用；在磁共振成像、生物磁分离、磁性靶向药物和热疗等方面具有重要的应用前景。
附图说明
图1是本发明制备的Fe2O3包覆Fe3O4纳米粒子的红外光谱图：a是15℃制得的样品的红外谱图，b是400℃灼烧后的样品的红外谱图。
图2是400℃灼烧后的Fe2O3包覆Fe3O4纳米粒子的X射线衍射图。
图3是制得的Fe3O4纳米粒子的电镜照片。
图4是Fe2O3包覆Fe3O4纳米粒子的磁滞回线：a是15℃制得的样品的磁滞回线图，b是400℃的样品的磁滞回线图。
具体实施方式
实施例1
采用共沉淀法制备Fe3O4纳米粒子。用蒸馏水煮沸20min，再通氮气30min制得的去氧蒸馏水25ml与0.85ml浓度为36％～38％HCl在容器中混合，至溶液pH为1，然后加入FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O制得铁盐溶液。制得的铁盐溶液中，FeCl3·6H2O的浓度为1mol/L，FeCl2·4H2O的浓度为0.5mol/L，把25ml该铁盐溶液，在15℃搅拌下滴加到浓度为1.5mol/L的250ml的NaOH溶液中，滴加完毕，继续反应30min，整个反应过程通氮气保护，反应完毕后，在外加磁场下沉降，除去上清液，再加去氧蒸馏水把剩余物洗涤三次，然后用乙醇洗涤，离心，50℃真空干燥，最后得到以Fe3O4为主的黑色的纳米颗粒。
将上述的纳米颗粒在200℃空气中灼烧3小时，得到表面包覆Fe2O3的Fe3O4纳米粒子。
实施例2
用蒸馏水煮沸20min，再通氮气30min制得的去氧蒸馏水25ml与0.85ml浓度为36％～38％HCl在容器中混合，至溶液pH为1，然后加入FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O制得铁盐溶液。制得的铁盐溶液中，FeCl3·6H2O的浓度为1.28mol/L，FeCl2·4H2O的浓度为0.64mol/L，把25ml该铁盐溶液，在30℃搅拌下滴加到浓度为0.8mol/L的250ml的NaOH溶液中，立刻产生黑色沉淀，滴加完毕，继续反应45min，整个反应过程通氮气保护。反应完毕后，在外加磁场下沉降，除去上清液，再加去氧蒸馏水把剩余物洗三次，然后用乙醇洗涤，离心，50℃真空干燥，最后得到以Fe3O4为主的黑色的纳米颗粒样品；
纳米颗粒在400℃空气中灼烧1小时，得到表面包覆Fe2O3的Fe3O4纳米子。
实施例3
用蒸馏水煮沸20min，再通氮气30min制得的去氧蒸馏水25ml与0.85ml浓度为36％～38％HCl在容器中混合，至溶液pH为1，然后加入FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O制得铁盐溶液。制得的铁盐溶液中，FeCl3·6H2O的浓度为1.28mol/L，FeCl2·4H2O的浓度为0.64mol/L，把25ml该铁盐溶液，在50℃搅拌下滴加到浓度为1.0mol/L的250ml的NaOH溶液中，滴加完毕，继续反应90min，整个反应过程通氮气保护，反应完毕后，在外加磁场下沉降，除去上清液，再加去氧蒸馏水把剩余物洗涤三次，然后用乙醇洗涤，离心，50℃真空干燥，最后得到以Fe3O4为主的黑色的纳米颗粒；
纳米颗粒在300℃空气中灼烧2小时，得到表面包覆Fe2O3的Fe3O4纳米粒子。
实施例4
用蒸馏水煮沸20min，再通氮气30min制得的去氧蒸馏水25ml与0.85ml浓度为36％～38％HCl在容器中混合，至溶液pH为1，然后加入FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O制得铁盐溶液。制得的铁盐溶液中，FeCl3·6H2O的浓度为2mol/L，FeCl2·4H2O的浓度为1mol/L，把25ml该铁盐溶液，在70℃搅拌下滴加到浓度为1.5mol/L的250ml的NaOH溶液中，滴加完毕，继续反应60min，整个反应过程通氮气保护，反应完毕后，在外加磁场下沉降，除去上清液，再加去氧蒸馏水把剩余物洗涤三次，然后用乙醇洗涤，离心，50℃真空干燥，最后得到以Fe3O4为主的黑色的纳米颗粒；
纳米颗粒在450℃空气中灼烧1小时，得到表面包覆Fe2O3的Fe3O4纳米粒子。

Claims (2)

1、一种制备Fe2O3包覆Fe3O4纳米粒子的方法，其特征在于，步骤和条件如下：
在去氧蒸馏水中滴加盐酸至溶液呈酸性，然后按照Fe3+∶Fe2+的摩尔比为2∶1，将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O依次溶于上述的溶液中，制得浓度为1～2mol/L的FeCl3·6H2O和浓度为0.5～1mol的FeCl2·4H2O铁盐溶液，把上述的铁盐溶液在15℃～70℃搅拌下滴加到浓度为0.8～1.5mol/L的NaOH溶液中，其中铁盐溶液与NaOH溶液的体积比为1∶10，滴加完毕，继续反应30min～90min，整个反应过程通氮气保护，反应完毕后，在外加磁场下沉降，除去上清液后，再加去氧蒸馏水把剩余物洗涤至中性，然后用乙醇洗涤，离心，真空干燥，最后得到以Fe3O4为主的纳米颗粒；
将上述得到的以Fe3O4为主的纳米颗粒，在200℃～450℃空气中灼烧1～3小时，得到表面包覆Fe2O3的Fe3O4纳米粒子。
2、如权利要求1所述的一种制备Fe2O3包覆Fe3O4纳米粒子的方法，其特征在于，所述的在去氧蒸馏水中滴加盐酸至溶液的pH值为1。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101800125A (zh) * 2010-03-17 2010-08-11 上海大学 碳包覆磁性Fe3O4纳米粒子的热解合成方法
CN101721749B (zh) * 2009-12-04 2013-01-23 北京化工大学 四氧化三铁/磷酸钙核壳结构纳米粒子及其制备方法
CN103480308A (zh) * 2013-09-09 2014-01-01 青岛科技大学 一种Fe3O4/α-Fe2O3核壳结构磁性微球的制备方法
CN104229901A (zh) * 2014-10-11 2014-12-24 中南林业科技大学 一种磁性四氧化三铁纳米粒子的制备方法
CN105582878A (zh) * 2015-12-25 2016-05-18 国家纳米科学中心 一种磁性纳米复合材料及其制备方法和应用
CN105771148A (zh) * 2016-03-04 2016-07-20 华南师范大学 一种纳米Fe0Fe3O4复合材料及其制备方法与应用
CN105948132A (zh) * 2016-05-06 2016-09-21 上海应用技术学院 一种三维γ-Fe2O3纳米材料的制备方法及其应用
CN113636563A (zh) * 2021-08-24 2021-11-12 郑州轻工业大学 一种SiO2不完全包覆磁性纳米粒子的制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1228392C (zh) * 2002-12-06 2005-11-23 中国科学院理化技术研究所 纳米二氧化硅/四氧化三铁复合颗粒材料及其制备方法
CN1193383C (zh) * 2003-04-01 2005-03-16 吉林大学 具有强磁场响应能力的磁性核壳微粒及其制备方法
JP4305063B2 (ja) * 2003-06-05 2009-07-29 株式会社ブリヂストン 磁性ナノ粒子の製造方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101721749B (zh) * 2009-12-04 2013-01-23 北京化工大学 四氧化三铁/磷酸钙核壳结构纳米粒子及其制备方法
CN101800125A (zh) * 2010-03-17 2010-08-11 上海大学 碳包覆磁性Fe3O4纳米粒子的热解合成方法
CN101800125B (zh) * 2010-03-17 2012-05-02 上海大学 碳包覆磁性Fe3O4纳米粒子的热解合成方法
CN103480308A (zh) * 2013-09-09 2014-01-01 青岛科技大学 一种Fe3O4/α-Fe2O3核壳结构磁性微球的制备方法
CN104229901A (zh) * 2014-10-11 2014-12-24 中南林业科技大学 一种磁性四氧化三铁纳米粒子的制备方法
CN104229901B (zh) * 2014-10-11 2016-05-11 中南林业科技大学 一种磁性四氧化三铁纳米粒子的制备方法
CN105582878A (zh) * 2015-12-25 2016-05-18 国家纳米科学中心 一种磁性纳米复合材料及其制备方法和应用
CN105582878B (zh) * 2015-12-25 2018-12-18 国家纳米科学中心 一种磁性纳米复合材料及其制备方法和应用
CN105771148A (zh) * 2016-03-04 2016-07-20 华南师范大学 一种纳米Fe0Fe3O4复合材料及其制备方法与应用
CN105948132A (zh) * 2016-05-06 2016-09-21 上海应用技术学院 一种三维γ-Fe2O3纳米材料的制备方法及其应用
CN105948132B (zh) * 2016-05-06 2017-05-17 上海应用技术学院 一种三维γ‑Fe2O3纳米材料的制备方法及其应用
CN113636563A (zh) * 2021-08-24 2021-11-12 郑州轻工业大学 一种SiO2不完全包覆磁性纳米粒子的制备方法
CN113636563B (zh) * 2021-08-24 2023-12-22 郑州轻工业大学 一种SiO2不完全包覆磁性纳米粒子的制备方法

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