CN101279769B - 强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法 - Google Patents
强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101279769B CN101279769B CN2008100368889A CN200810036888A CN101279769B CN 101279769 B CN101279769 B CN 101279769B CN 2008100368889 A CN2008100368889 A CN 2008100368889A CN 200810036888 A CN200810036888 A CN 200810036888A CN 101279769 B CN101279769 B CN 101279769B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- ferric oxide
- nanometer material
- ferromagnetic
- ethylene glycol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 11
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 12
- JRBPAEWTRLWTQC-UHFFFAOYSA-N dodecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCN JRBPAEWTRLWTQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 9
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 abstract description 6
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 5
- 229940079593 drug Drugs 0.000 abstract description 5
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003759 clinical diagnosis Methods 0.000 abstract description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 abstract description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 abstract description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- VITRLXDSBBVNCZ-UHFFFAOYSA-K trichloroiron;hydrate Chemical compound O.Cl[Fe](Cl)Cl VITRLXDSBBVNCZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910001447 ferric ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000593 microemulsion method Methods 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供了强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法，属于纳米材料制备领域。本发明以可溶性三价铁盐和强碱为原料，以十二胺为表面活性剂，以乙二醇作为溶剂，并添加不同剂量的水，在室温下混合，经溶剂热反应后，对产物进行分离、洗涤和干燥。本发明制得的四氧化三铁纳米材料具有很强的磁性，其饱和磁化率接近四氧化三铁块体材料(92emu/g)且具有粒径均匀可控、磁性更强等特点，可应用于包括药物、蛋白质及基因的靶向运输及释放和临床诊断在内的生物医药领域，在化学化工、能源、纺织及环境等领域也具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法，属于纳米材料制备领域。
背景技术
纳米材料被看作是未来科学技术的基础支柱，其在电子信息、生物医学、化工催化等领域有着重要的应用前景。纳米材料的性质不仅与化学成分有关，而且与它们的结构、形状和尺寸有关。
磁性纳米材料在信息存储、磁性成像及靶向药物运输等领域具有诱人的应用前景。四氧化三铁具有良好的磁性能、生物相容性和低毒性而备受重视。目前，对四氧化三铁的研究已扩展到生物医药领域尤其是靶向药物运输的研究上。利用外加磁场可以使含纳米四氧化三铁的磁性靶向药物载体在生物体内病变部位富集，减小正常组织的药物接触，降低毒副作用，可有效减少药物的用量，提高药物的疗效。目前已发展出多种磁性纳米材料的制备方法，如化学沉淀法、微乳液法、超声法、热分解法、微波辅助法以及溶剂热法等，制备得到了多种不同形貌的磁性纳米材料，如单分散纳米颗粒、微球、纳米棒、纳米线和纳米管等。但形貌和粒径可控的强磁性纳米材料的制备仍是一个挑战。
发明内容
本发明提供了一种强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法。该方法利用纳米晶定向聚集生长得到了强磁性四氧化三铁多面体。其主要特征在于以可溶性三价铁盐和强碱为原料，以十二胺为表面活性剂，以乙二醇作为溶剂，并添加不同剂量的水，在室温下混合形成悬浮液，经溶剂热反应后，对产物进行分离、洗涤和干燥。
本发明方法具体步骤如下：
1、以可溶性三价铁盐和强碱(包括NaOH、KOH、Ca(OH)2)为原料，以乙二醇为溶剂，加入十二胺和水混合，其中乙二醇和水的体积比在60∶1到10∶1之间。
上述混合溶液优选的十二胺的浓度为0.01-0.5摩尔/升，三价铁盐的浓度为0.01-0.5摩尔/升，强碱(包括NaOH、KOH、Ca(OH)2)的浓度为0.02-1摩尔/升。
2、将步骤1中所得混合溶液转移至水热釜中，在150-220℃下进行热处理2-24小时。
3、对步骤2中所得产物进行分离，所得分离产物经洗涤后在空气中进行干燥，得到四氧化三铁纳米粉末。
上述优选的干燥温度为20-100℃。
本发明制备的四氧化三铁纳米粉末磁性强，形貌和尺寸可控，具有纳米晶组装成的多面体结构，其尺寸可在50-250纳米之间进行调控。其中，水的添加在制备过程中十分重要。与乙二醇相比，水分子同三价铁离子的结合能力比乙二醇分子同三价铁离子的结合能力要强，于是当水加入到反应体系中时，水分子更容易与铁离子结合，从而加快纳米晶的定向聚集作用。添加不同剂量的水，可以达到不同程度的定向聚集，从而可以调控聚集体中纳米晶之间的距离。由于纳米晶之间距离的不同，纳米晶之间相互作用也随之不同，相应的四氧化三铁聚集体的磁性就会不同。与纯乙二醇体系制备的四氧化三铁聚集体相比，本发明制备的四氧化三铁聚集体更致密，纳米晶之间的相互作用更强，磁性也更强。
本发明提供的强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法及得到的材料具有以下优点：
(1)采用乙二醇和水的混合体系，通过调节水的剂量可制备出形貌和粒径不同的四氧化三铁纳米材料。
(2)在四氧化三铁纳米材料的制备过程中以乙二醇同时作为溶剂和还原剂，简化了制备过程，降低了生产成本。
(3)在制备过程中以水控制四氧化三铁纳米材料的形貌和粒径，方法简单、价廉和高效。
(4)所得四氧化三铁纳米材料具有很强的磁性，其饱和磁化率接近四氧化三铁块体材料(92emu/g)。其中250纳米四氧化三铁多面体的饱和磁化率为90.3emu/g，50纳米四氧化三铁多面体的饱和磁化率为83.8emu/g。
(5)该发明涉及原料易得，制备工艺简单，不需要复杂昂贵的设备，可望实现工业化生产。
本发明所得产物具有粒径均匀可控、磁性更强等特点，可应用于包括药物、蛋白质及基因的靶向运输及释放和临床诊断在内的生物医药领域，在化学化工、能源、纺织及环境等领域也具有良好的应用前景。
附图说明
图1为在220℃溶剂热12小时得到的不同形貌和粒径强磁性四氧化三铁纳米材料的X射线粉末衍射谱图。(a)250纳米多面体(b)50纳米多面体。
图2为在220℃溶剂热12小时得到的250纳米多面体结构四氧化三铁的扫描电子显微镜照片。
图3为在220℃溶剂热12小时得到的250纳米多面体结构四氧化三铁的透射电子显微镜照片。
图4为在220℃溶剂热18小时得到的100纳米多面体结构四氧化三铁的透射电子显微镜照片。
图5为在220℃溶剂热12小时得到的50纳米多面体结构四氧化三铁的扫描电子显微镜照片。
图6为在220℃溶剂热12小时得到的50纳米多面体结构四氧化三铁的透射电子显微镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，但不仅限于下述实施例。
实施例1
在室温下，将0.541克水合三氯化铁和0.371克十二胺溶解于20毫升乙二醇中，将0.160克氢氧化钠溶解于10毫升乙二醇中，混合上述溶液，并加入1毫升水，室温搅拌，得到均匀分散的悬浮液。将悬浮液全部转入聚四氟乙烯内衬中(内衬容量为50毫升)，密封。将内衬放入溶剂热反应装置，在220℃下保温12小时。反应体系自然冷却到室温后，取出产物，用离心法分离产物，分离的产物用水和无水乙醇各洗涤3次，60℃空气中干燥，得到黑色粉末。分析表明，产物为四氧化三铁，形貌为多面体，平均粒径为250纳米，饱和磁化率为90.3emu/g。
实施例2
在室温下，将0.541克水合三氯化铁和0.371克十二胺溶解于20毫升乙二醇中，将0.160克氢氧化钠溶解于10毫升乙二醇中，混合上述溶液，并加入1毫升水，室温搅拌，得到均匀分散的悬浮液。将悬浮液全部转入聚四氟乙烯内衬中(内衬容量为50毫升)，密封。将内衬放入溶剂热反应装置，在180℃下保温18小时。反应体系自然冷却到室温后，取出产物，用离心法分离产物，分离的产物用水和无水乙醇各洗涤3次，60℃空气中干燥，得到黑色粉末。分析表明，产物为四氧化三铁，形貌为多面体，平均粒径为100纳米。
实施例3
在室温下，将0.541克水合三氯化铁和0.371克十二胺溶解于20毫升乙二醇中，将0.160克氢氧化钠溶解于10毫升乙二醇中，混合上述溶液，并加入2毫升水，室温搅拌，得到均匀分散的悬浮液。将悬浮液全部转入聚四氟乙烯内衬中(内衬容量为50毫升)，密封。将内衬放入溶剂热反应装置，在220℃下保温12小时。反应体系自然冷却到室温后，取出产物，用离心法分离产物，分离的产物用水和无水乙醇各洗涤3次，60℃空气中干燥，得到黑色粉末。分析表明，产物为四氧化三铁，形貌为多面体，平均粒径为50纳米，饱和磁化率为83.8emu/g。
Claims (5)
1. 强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)以可溶性三价铁盐和强碱为原料，以乙二醇为溶剂，加入十二胺和水混合，其中乙二醇和水的体积比在60∶1到10∶1之间；
(2)将步骤(1)中所得混合溶液转移至水热釜中，在150-220℃下进行热处理2-24小时；
(3)对步骤(2)中所得产物进行分离，所得分离产物经洗涤后干燥。
2. 按权利要求1所述的强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法，其特征在于所述的强碱为NaOH或KOH或Ca(OH)2。
3. 按权利要求1所述的强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法，其特征在于所述的十二胺的浓度为0.01-0.5摩尔/升，三价铁盐的浓度为0.01-0.5摩尔/升。
4. 按权利要求2所述的强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法，其特征在于所述的NaOH或KOH或Ca(OH)2的浓度为0.02-1摩尔/升。
5. 按权利要求1或2所述的强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法，其特征在于所述的干燥温度为20-100℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100368889A CN101279769B (zh) | 2008-04-30 | 2008-04-30 | 强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100368889A CN101279769B (zh) | 2008-04-30 | 2008-04-30 | 强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101279769A CN101279769A (zh) | 2008-10-08 |
| CN101279769B true CN101279769B (zh) | 2011-04-27 |
Family
ID=40012474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008100368889A Expired - Fee Related CN101279769B (zh) | 2008-04-30 | 2008-04-30 | 强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101279769B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102001712A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-04-06 | 苏州康立达纳米生物工程有限公司 | 基于模板热分解制备超顺磁性Fe3O4纳米粒子的方法 |
| CN102417208A (zh) * | 2011-08-08 | 2012-04-18 | 江苏大学 | 介孔磁性四氧化三铁、制备方法和应用 |
| CN103101980A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-05-15 | 鲁东大学 | 一种多孔铁氧体的制备方法 |
| CN103771535B (zh) * | 2013-12-31 | 2015-07-29 | 惠州学院 | 一种多面体纳米四氧化三铁及其制备方法 |
| CN104829425B (zh) * | 2015-04-14 | 2017-03-22 | 浙江师范大学 | 单分散梭形纳米片及其制备方法 |
| CN104925870B (zh) * | 2015-05-08 | 2017-05-03 | 江苏大学 | 一种溶剂热法制备纳米四氧化三铁的方法 |
| CN105289456B (zh) * | 2015-09-29 | 2019-09-24 | 合肥学院 | 一种超顺磁Fe3O4纳米材料的制备方法和应用 |
| CN115448374B (zh) * | 2022-08-15 | 2024-04-05 | 国科温州研究院(温州生物材料与工程研究所) | 一种磁性纳米颗粒的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101117241A (zh) * | 2007-07-16 | 2008-02-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种铁的氧化物纳米磁性材料及其制备方法 |
-
2008
- 2008-04-30 CN CN2008100368889A patent/CN101279769B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101117241A (zh) * | 2007-07-16 | 2008-02-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种铁的氧化物纳米磁性材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Hong Deng et al.Monodisperse Magnetic Single-Crystal Ferrite Microspheres.《Angew. Chem. Int. Ed》.2005,第44卷2782-2785. * |
| Seung-Beom Cho et al.Morphological control of Fe3O4 particles via glycothermal process.《J Mater Sci》.2007,第42卷4877-4886. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101279769A (zh) | 2008-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101279769B (zh) | 强磁性四氧化三铁纳米材料的制备方法 | |
| CN101117241B (zh) | 一种铁的氧化物纳米磁性材料及其制备方法 | |
| Mohapatra et al. | One-pot synthesis of uniform and spherically assembled functionalized MFe2O4 (M= Co, Mn, Ni) nanoparticles | |
| CN101775280B (zh) | 一种水溶性核壳磁光双功能纳米粒子及其制备方法 | |
| US20110318261A1 (en) | Preparation Method of Ferroferric Oxide Magnetic Nanospheres | |
| CN102674476A (zh) | 一种磁性石墨烯的化学制备方法 | |
| CN113385143B (zh) | 一种磁性纳米碳点/四氧化三铁复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN101318710B (zh) | 一种铁氧化物多级空心核壳材料及其制备方法 | |
| CN102350281A (zh) | 基于荧光介孔二氧化硅蛋黄-蛋壳纳米胶囊的制备方法 | |
| CN106344937B (zh) | 一种单层二硫化钼-铁酸钴纳米复合材料及其制备方法和应用 | |
| Xu et al. | The synthesis of size-adjustable superparamagnetism Fe 3 O 4 hollow microspheres | |
| CN104649334B (zh) | 单分散超顺磁四氧化三铁纳米颗粒的制备方法及四氧化三铁纳米颗粒 | |
| CN103274478A (zh) | 一种水溶性四氧化三铁纳米粒子的制备方法 | |
| CN105741996B (zh) | 一种基于低温等离子体的超顺磁性纳米颗粒的制备方法 | |
| Chaleawlert-umpon et al. | Morphology-controlled magnetite nanoclusters via polyethyleneimine-mediated solvothermal process | |
| CN1966459B (zh) | 一种超顺磁锌铁氧体纳米材料及其制备方法 | |
| CN103127886A (zh) | 一种中空状磁性介孔SiO2纳米材料及其制备方法 | |
| Yu et al. | Decoration of CNTs’ surface by Fe3O4 nanoparticles: influence of ultrasonication time on the magnetic and structural properties | |
| CN101697303A (zh) | 氨基功能化的水溶性四氧化三铁纳米磁性粒子的制备方法 | |
| Park et al. | Synthesis of spherical and cubic magnetic iron oxide nanocrystals at low temperature in air | |
| Liu et al. | Decoration of carbon nanotubes with nearly monodisperse MIIFe2O4 (MFe2O4, M= Fe, Co, Ni) nanoparticles | |
| CN111517370A (zh) | 一种磁性四氧化三铁纳米粒子的制备方法 | |
| CN108439486B (zh) | 一种形貌可控的Fe3O4纳米材料的制备方法 | |
| CN101966343A (zh) | 一种碳纳米管/磁性纳米粒子磁共振造影剂及其制备方法 | |
| Pan et al. | Synthesis of nanostructured M/Fe3O4 (M= Ag, Cu) composites using hexamethylentetramine and their electrocatalytic properties |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110427 Termination date: 20170430 |