CN102623125A - 一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法 - Google Patents

一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102623125A
CN102623125A CN2012100866734A CN201210086673A CN102623125A CN 102623125 A CN102623125 A CN 102623125A CN 2012100866734 A CN2012100866734 A CN 2012100866734A CN 201210086673 A CN201210086673 A CN 201210086673A CN 102623125 A CN102623125 A CN 102623125A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
sio
nanoparticle
contains many
many magnetic
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.)
Granted
Application number
CN2012100866734A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102623125B (zh
Inventor
朱利民
张培培
聂华丽
田利强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Donghua University
Original Assignee
Donghua University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Donghua University filed Critical Donghua University
Priority to CN201210086673.4A priority Critical patent/CN102623125B/zh
Publication of CN102623125A publication Critical patent/CN102623125A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102623125B publication Critical patent/CN102623125B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明涉及一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，包括：(1)将Fe3O4、CTAB和TEOS溶解于溶剂中，超声处理后得混合溶液；然后再加入聚乙烯吡咯烷酮粉末，搅拌均匀，得纺丝溶液；(2)采用上述纺丝溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维；(3)将上述纳米纤维置于乙醇水溶液中，在20℃-40℃下强力搅拌，即得含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒。本发明的操作简便、反应条件温，所使用的原材料廉价易得，无毒无污染，具有优良的生物相容性；本发明所得到的Fe3O4/SiO2纳米粒，含有多个磁性内核，具有优越的磁学性能，粒径均一，形态较规整，化学稳定性高，同时也具有一般纳米粒子的优点。

Description

一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法
技术领域
本发明属于Fe3O4复合颗粒的制备领域，特别涉及一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法。
背景技术
磁性纳米粒子(如Fe3O4，γ-Fe2O3，Co，Ni等纳米粒)不仅具有高比表面积特点，而且还拥有优越的磁学性能(如超顺磁性等)，因此在基础研究和实际应用中都具有重要价值Fe3O4纳米粒子以其较低的毒性和较高的磁饱和强度的特点常常被用来制备磁性聚合物微球并在生物医学领域(靶向药物载体、固定化酶、细胞分离、核磁共振、免疫检测和生物分子纯化等)的研究中被加以利用并且应用前景广阔。然而，由于尺寸效应、磁偶极子引力等作用，这些磁性纳米粒子非常容易团聚，有些磁性粒子如Fe、Fe3O4很容易被氧化，从而导致粒子发生聚集和沉淀，不能形成稳定的分散体系，使其难以直接应用。因此必须先对其进行表面改性，提高粒子在其基液中的分散稳定性。另外，为满足实际的具体要求，必须考虑其表面具有特定的性质，如表面电荷，水溶性，生物相容性等等。SiO2具有良好的生物相容性、亲水性以及非常好的稳定性，在Fe3O4表面包裹一层SiO2后，可以屏蔽磁性粒子之间的偶极相互作用，阻止粒子团聚，使粒子具有良好的水溶性、化学稳定性及生物相容性，且SiO2表面存在丰富的羟基，可使复合粒子容易进一步生物功能化。
电纺是一种一步到位、自上而下的制备纳米纤维的方法。该方法能够调控纤维的次级结构、组成，使其具有合适的功能。目前，它是制备纳米级复合物的最有效的方法之一。电纺纳米纤维具有均匀结构，能够使功能性组分均一的分布在高聚物基质上。该技术通过电场力将溶剂挥发或熔融物固化，然后瞬时制得纳米纤维。这样可得到连续的、具有三维结构的纳米纤维。此种纤维直径小、表面积大、具有高孔率。以上性质使得这种纤维在许多领域能够直接应用。
目前，在Fe3O4纳米粒子表面包裹SiO2的方法主要有微乳液法和正硅酸乙酯的碱水解法(众所周知的Stober法)。其中，碱水解法具有操作简单、反应区间大、时间短、产率高等优点，而颇为人们所重视，是目前应用最为普遍也是最为成功的路线。但目前Stober法合成Fe3O4/SiO2磁性复合粒也存在一系列的问题，其中主要的问题是制备的复合颗粒中所含的磁性内核的数量较少，外磁场响应能力弱。因此要制备出满足生物医学要求：磁性粒子含量高、磁响应性强、SiO2壳层可控的核壳结构复合粒子仍是当前科研工作的热点和难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，该方法操作简单、反应条件温，原材料廉价易得，得到的Fe3O4/SiO2纳米粒，含有多个磁性内核，具有优越的磁学性能，粒径均一，形态较规整，化学稳定性高。
本发明的一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，包括：
(1)将Fe3O4、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和TEOS(正硅酸乙酯)溶解于溶剂中，超声处理后得混合溶液；然后再加入聚乙烯吡咯烷酮粉末，搅拌均匀，得棕色的纺丝溶液；
(2)采用上述纺丝溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维；
(3)将上述纳米纤维置于乙醇水溶液中，在20℃-40℃下强力搅拌(100-500r/min)，即得含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒。
步骤(1)中所述的Fe3O4、CTAB和TEOS的用量比为0.05-0.2g∶0.1-0.2g∶0.25-1.0mL。
步骤(1)中所述的溶剂为异丙醇。
步骤(1)中所述的聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K90(PVP K90)，分子量为360000。
步骤(1)中所述的聚乙烯吡咯烷酮的用量与Fe3O4的质量比为0.8-1.2∶0.05-0.2。
步骤(2)中所述的静电纺丝中所选用的注射器规格为5mL，针头内径为1mm，接收屏采用铝箔接地接收。
步骤(2)中所述的静电纺丝的工艺参数为：喷出流速为2-3.5mL/h，电压10-13kv，针头与接收屏的距离为15-18cm。
步骤(3)中所述的乙醇水溶液中乙醇和蒸馏水的体积比80-100∶20-50。
步骤(3)中所述的乙醇水溶液为弱碱性，其pH值为8.0-10.0。
本发明的Fe3O4/SiO2磁性纳米颗粒具有多个磁性内核，因此其不仅具有超顺磁性、水溶性、化学稳定性、生物相容性以及纳米粒子所具有的一切优点，而且对磁场会有相对更高的磁响应性。相信该磁性纳米粒子通过进一步的表面改性将成为应用于靶向药物载体、固定化酶、细胞分离、核磁共振、免疫检测和生物分子纯化等生物医学领域的明星。
本发明通过电纺纳米纤维自组装的方式制备含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒，得到了磁性粒子含量高、磁响应性强、SiO2壳层可控的核壳结构复合粒子，以满足生物医学要求。
有益效果：
(1)本发明的操作简便、反应条件温，所使用的原材料廉价易得，无毒无污染，具有优良的生物相容性；
(2)本发明所得到的Fe3O4/SiO2纳米粒，含有多个磁性内核，具有优越的磁学性能，粒径均一，形态较规整，化学稳定性高，同时也具有一般纳米粒子的优点。
附图说明
图1为电纺纳米纤维的扫描电镜图；
图2为Fe3O4(a)和Fe3O4/SiO2(b)的红外光谱图；
图3为Fe3O4(a)和Fe3O4/SiO2(b)的X-晶体衍射谱图；
图4为不同放大倍数的Fe3O4/SiO2场发射扫描电镜图像；
图5为Fe3O4/SiO2的透射电镜图像；
图6为Fe3O4(a)和Fe3O4/SiO2(b)的磁滞回线；
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
按下述步骤配制纺丝液：将0.2g Fe3O4、0.2g CTAB和1.0mL TEOS常温下溶解于盛有10mL异丙醇的锥型瓶中；之后超声处理15min；然后将1.0g PVP K90细粉加入其中，磁力搅拌24小时后得均匀棕色的纺丝液体。溶液配制好后，用注射器抽取一定量的PVP纺丝液，固定在静电纺丝装置上，调节各种纺丝参数进行电纺。
将电纺得到的纳米纤维从铝箔上揭下，放入250ml的三口烧瓶中，之后将事先准备好的乙醇体积浓度为80％的乙醇水溶液(PH＝9.0)加入其中并于40℃的条件下，强力搅拌(100r/min)24h，即得含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒。
将电纺纳米纤维用SEM进行表征，结果见图1。将Fe3O4/SiO2磁性纳米粒分别用FTIR、XRD、FE-SEM、TEM和VSM进行表征，结果见图2、图3、图4、图5和图6。
实施例2
按下述步骤配制纺丝液：将0.10g Fe3O4、0.2g CTAB和0.8mL TEOS常温下溶解于盛有10mL异丙醇的锥型瓶中；之后超声处理20min；然后将0.9g PVP K90细粉加入其中，磁力搅拌24小时后得均匀棕色的纺丝液体。溶液配制好后，用注射器抽取一定量的PVP纺丝液，固定在静电纺丝装置上，调节各种纺丝参数进行电纺。
电纺时，注射器规格为5mL，针头内径约为1mm，接收屏采用铝箔接地接收；喷出流速为2-3.5mL/h，电压10-13kv，针头与接收屏的距离为15-18cm。
将电纺得到的纳米纤维从铝箔上揭下，放入250ml的三口烧瓶中，之后将事先准备好的乙醇体积浓度为80％的乙醇水溶液(PH＝8.0)加入其中并于30℃的条件下，强力搅拌(200r/min)24h，即得含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒。

Claims (9)

1.一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，包括：
(1)将Fe3O4、CTAB和TEOS溶解于溶剂中，超声处理后得混合溶液；然后再加入聚乙烯吡咯烷酮粉末，搅拌均匀，得纺丝溶液；
(2)采用上述纺丝溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维；
(3)将上述纳米纤维置于乙醇水溶液中，在20℃-40℃下强力搅拌，即得含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒。
2.根据权利要求1所述的一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的Fe3O4、CTAB和TEOS的用量比为0.05-0.2g∶0.1-0.2g∶0.25-1.0mL。
3.根据权利要求1所述的一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的溶剂为异丙醇。
4.根据权利要求1所述的一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K90，分子量为360000。
5.根据权利要求1所述的一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的聚乙烯吡咯烷酮的用量与Fe3O4的质量比为0.8-1.2∶0.05-0.2。
6.根据权利要求1所述的一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的静电纺丝中所选用的注射器规格为5mL，针头内径为1mm，接收屏采用铝箔接地接收。
7.根据权利要求1所述的一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的静电纺丝的工艺参数为：喷出流速为2-3.5mL/h，电压10-13kv，针头与接收屏的距离为15-18cm。
8.根据权利要求1所述的一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的乙醇水溶液中乙醇和蒸馏水的体积比80-100∶20-50。
9.根据权利要求1所述的一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的乙醇水溶液为弱碱性，其pH值为8.0-10.0。
CN201210086673.4A 2012-03-28 2012-03-28 一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法 Expired - Fee Related CN102623125B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210086673.4A CN102623125B (zh) 2012-03-28 2012-03-28 一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210086673.4A CN102623125B (zh) 2012-03-28 2012-03-28 一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102623125A true CN102623125A (zh) 2012-08-01
CN102623125B CN102623125B (zh) 2015-10-28

Family

ID=46562986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210086673.4A Expired - Fee Related CN102623125B (zh) 2012-03-28 2012-03-28 一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102623125B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102794140A (zh) * 2012-08-30 2012-11-28 东华大学 粒径可控的核壳Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法
CN102836693A (zh) * 2012-09-19 2012-12-26 清华大学 一种用于去除放射性废水中Cs离子的磁核包覆型无机离子吸附剂及其制备方法
CN103011178A (zh) * 2013-01-06 2013-04-03 东华大学 一种球形SiO2颗粒的制备方法
CN105296459A (zh) * 2015-11-10 2016-02-03 河南工业大学 磁性核-壳型离子液体固定化脂肪酶的制备方法及在食用油脂加工中的应用
CN105802950A (zh) * 2016-05-24 2016-07-27 天津工业大学 一种串珠状静电纺纳米纤维固定化酵母菌及其制备方法
CN106233401A (zh) * 2014-10-10 2016-12-14 株式会社村田制作所 软磁性材料粉末及其制造方法、磁芯及其制造方法
CN107521176A (zh) * 2017-09-29 2017-12-29 哈尔滨工业大学 一种具有夹芯结构的雷达隐身复合薄膜及其制备方法
CN109534407A (zh) * 2019-01-04 2019-03-29 哈尔滨工业大学（深圳） 一种棒状磁性四氧化三铁材料的制备方法及其应用
CN110042500A (zh) * 2018-01-15 2019-07-23 哈尔滨工业大学 一种四氧化三铁/二氧化硅复合纤维吸波材料的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102041584A (zh) * 2010-12-16 2011-05-04 中南大学 一种磁性自组装介孔纤维及其制备方法
CN102134762A (zh) * 2011-04-22 2011-07-27 东华大学 一种聚乙烯吡咯烷酮/Fe3O4复合纤维的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102041584A (zh) * 2010-12-16 2011-05-04 中南大学 一种磁性自组装介孔纤维及其制备方法
CN102134762A (zh) * 2011-04-22 2011-07-27 东华大学 一种聚乙烯吡咯烷酮/Fe3O4复合纤维的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄小忠,杜作娟: "Ｆｅ３Ｏ４／ＳｉＯ２介孔组装纤维的制备及磁性能", 《功能材料》, vol. 42, no. 8, 31 December 2011 (2011-12-31), pages 1421 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102794140A (zh) * 2012-08-30 2012-11-28 东华大学 粒径可控的核壳Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法
US9586191B2 (en) 2012-09-19 2017-03-07 Tsinghua University Magnetic core coated inorganic ion adsorbent for removing Cs ions in radioactive wastewater and preparation method thereof
WO2014044182A1 (zh) * 2012-09-19 2014-03-27 清华大学 一种用于去除放射性废水中Cs离子的磁核包覆型无机离子吸附剂及其制备方法
CN102836693B (zh) * 2012-09-19 2014-05-14 清华大学 一种用于去除放射性废水中Cs离子的磁核包覆型无机离子吸附剂及其制备方法
CN102836693A (zh) * 2012-09-19 2012-12-26 清华大学 一种用于去除放射性废水中Cs离子的磁核包覆型无机离子吸附剂及其制备方法
CN103011178A (zh) * 2013-01-06 2013-04-03 东华大学 一种球形SiO2颗粒的制备方法
US10685768B2 (en) 2014-10-10 2020-06-16 Murata Manufacturing Co., Ltd. Soft magnetic material powder and manufacturing method thereof, and magnetic core and manufacturing method thereof
CN106233401A (zh) * 2014-10-10 2016-12-14 株式会社村田制作所 软磁性材料粉末及其制造方法、磁芯及其制造方法
US11965117B2 (en) 2014-10-10 2024-04-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Soft magnetic material powder and manufacturing method thereof, and magnetic core and manufacturing method thereof
US10825590B2 (en) 2014-10-10 2020-11-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. Soft magnetic material powder manufacturing method
CN106233401B (zh) * 2014-10-10 2019-08-13 株式会社村田制作所 软磁性材料粉末及其制造方法、磁芯及其制造方法
CN105296459A (zh) * 2015-11-10 2016-02-03 河南工业大学 磁性核-壳型离子液体固定化脂肪酶的制备方法及在食用油脂加工中的应用
CN105296459B (zh) * 2015-11-10 2018-07-06 河南工业大学 磁性核-壳型离子液体固定化脂肪酶的制备方法及在食用油脂加工中的应用
CN105802950A (zh) * 2016-05-24 2016-07-27 天津工业大学 一种串珠状静电纺纳米纤维固定化酵母菌及其制备方法
CN107521176A (zh) * 2017-09-29 2017-12-29 哈尔滨工业大学 一种具有夹芯结构的雷达隐身复合薄膜及其制备方法
CN110042500A (zh) * 2018-01-15 2019-07-23 哈尔滨工业大学 一种四氧化三铁/二氧化硅复合纤维吸波材料的制备方法
CN109534407A (zh) * 2019-01-04 2019-03-29 哈尔滨工业大学（深圳） 一种棒状磁性四氧化三铁材料的制备方法及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN102623125B (zh) 2015-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102623125B (zh) 一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法
CN101707106B (zh) 一种核壳结构的二氧化硅磁性复合微球的制备方法
CN101256864B (zh) 一种超顺磁性介孔二氧化硅复合球及其制备方法
CN110075770B (zh) 磁性有序介孔碳基或高分子基核壳结构微球及其制备方法
CN100425627C (zh) 一种磁性粒子/聚合物/二氧化硅结构磁性微球的制备方法
Liu et al. Magnetic nanocomposites with mesoporous structures: synthesis and applications
CN101066988B (zh) 一种具有核壳结构的磁性金属氧化物微球及其制备方法
CN102794140A (zh) 粒径可控的核壳Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法
CN102134334B (zh) 磁性壳聚糖微球的制备方法
CN101794652B (zh) 碳包覆超顺磁性四氧化三铁胶体球的制备方法
CN103890869B (zh) 具有硬‑软磁性异质结构的核‑壳结构的纳米粒子、利用所述纳米粒子制备的磁体及它们的制备方法
CN102344632A (zh) 制备三层核壳结构无机纳米粒子/二氧化硅/高分子复合微球及方法
CN104292493B (zh) 一种磁性、荧光中空多级孔聚合物微球及其制备方法
JP6788686B2 (ja) 超常磁性ナノ複合体の製造方法およびこれを用いて製造された超常磁性ナノ複合体
CN102764618B (zh) 三层核壳结构金磁纳米颗粒的制备方法
CN107824198A (zh) 一种负载纳米金的磁性纳米催化剂的制备方法及其应用
CN104445438A (zh) 一种超顺磁四氧化三铁复合磁性介孔材料的制备方法
CN102517020B (zh) 超顺磁荧光多功能介孔纳米球形材料的制备方法及材料
CN109850953A (zh) 一种基于四氧化三铁纳米颗粒高效组装结构的磁性复合微球的制备方法
Zhang et al. Preparation and evaluation of Fe 3 O 4-core@ Ag-shell nanoeggs for the development of fingerprints
CN101492183B (zh) 羧基化的磁性碳纳米球及其制备方法
CN107282026A (zh) 链状纳米磁性材料、制备方法及其应用
CN102294213A (zh) 聚合物包覆的二元双功能纳米簇核壳微球的制备方法
CN101786601A (zh) Fe3O4/CoO核壳结构复合纳米粒子的制备方法
CN102887547A (zh) 梯度磁场下制备Fe3O4纳米棒的方法

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: 20151028

Termination date: 20180328