CN103979613B - 一种制备四氧化三铁纳米棒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备四氧化三铁纳米棒的方法。采用一步溶剂热法，利用超支化聚缩水甘油醚和油酸间的亲疏水性差异可形成纳微级胶束/囊泡，通过其自组装形成的棒状“微反应器”限制/引导四氧化三铁晶体的生长，制备了直径为30～100nm、长度为200～500nm的四氧化三铁纳米棒。由于超支化聚缩水甘油醚和油酸形成的纳微级胶束/囊泡表面呈现随机亲和性，因此，所得到的棒状四氧化三铁表面分布众多活性基团，为它的二次功能化提供了可能的位点，应用范围得到拓展。

Description

一种制备四氧化三铁纳米棒的方法
技术领域
本发明涉及一种制备四氧化三铁纳米棒的方法，属于纳米材料技术领域。
背景技术
磁性四氧化三铁纳米材料是集纳米材料和磁性材料于一身的新型多功能材料，因具有独特的光、电、热、磁等常规固体所不具有的性能而成为关注焦点。它良好的生物相容性，独特的电学和磁学性能，决定了它在肿瘤的高热治疗、靶向药物载体、微波吸收、污水处理、催化剂载体、细胞分离、生物传感器、磁记录材料等领域有着广阔的应用前景。纳米磁性材料的性能不仅取决于其化学组成，还与材料的结构和形貌有着密切关系。到目前为止，人们采用多种物理化学方法制备了单分散的四氧化三铁纳米颗粒、四氧化三铁八面体、纳米棒、纳米线、纳米链、纳米管、纳米锥阵列、空心微球、三维超晶格、纳米花和纳米片等纳米结构。磁性四氧化三铁纳米材料的形貌结构与其制备方法关系密切，因此制备方法一直是该领域的研究热点。其中四氧化三铁纳米棒结构因具有明显的形状各向异性，很高的矫顽力，在电子、光电及自旋电子器件等许多方面表现出的巨大应用潜力，一直是该领域研究热点。
四氧化三铁纳米棒制备的关键在于为Fe2+前驱体提供一个棒状生长空间，通用方法是加入表面修饰剂或保护剂，目前常用的有聚乙二醇、乙二胺、柠檬酸钠等。
发明内容
本发明所要解决的问题提供一种制备四氧化三铁纳米棒的方法，采用溶剂热法，选用亲水性的超支化聚缩水甘油醚和疏水性油酸同时作为保护剂，利用二者间形成微胶粒的自组装行为形成相应的棒状空间，保证四氧化三铁的定向生长并提供良好表面活性。
本发明的技术方案是这样实现的：提供一种制备四氧化三铁纳米棒的方法，包括如下步骤：
(1) 将浓度为0.001g/L～100 g/L的超支化聚缩水甘油醚的水溶液缓慢滴加至浓度为0.001g/L~100 g/L的Fe2+水溶液中，超支化聚缩水甘油醚与Fe2+的质量比为1:100～100:1，再搅拌反应10～60min，得到复合液；按ml/g的体积质量比，油酸与Fe2+的体积质量比为1:10～1000:1，将油酸缓慢滴加到复合液中，在100r/min～1000r/min搅拌条件下，再缓慢滴加碱性溶液，碱与Fe2+的质量比为1:10～10:1，混合均匀后，得到Fe2+的前驱体复合液；
(2) 将Fe2+的前驱体复合液置于水热反应釜中，在130～250℃的温度条件下反应5～20h，取出产物后，在转速为4000～12000r/min的条件下，经极性或非极性溶剂离心洗涤后，再将产物分散于极性或非极性溶剂中，得到直径为30～100nm、长度为200～500nm的四氧化三铁纳米棒溶液。
上述技术方案中：
所述Fe2+水溶液为(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O、FeSO4·7H2O或FeCl2·4H2O的水溶液中的一种。
所述碱性溶液为NaOH、KOH或NH3的水溶液，或为NaOH、KOH或NH3的有机溶剂溶液。
所述极性溶剂为水、甲醇、乙醇、正丙醇、丙酮、乙酸乙酯中的一种，或多种。
所述非极性溶剂为石油醚、环己烷、四氯化碳、甲苯、苯、氯仿中的一种，或多种。
所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、乙二醇、正丁醇或辛醇中的一种。
本发明所述的超支化聚缩水甘油醚为现有技术，其制备方法参见文献“Synthesis, Characterization, and Viscoelastic Properties of High Molecular Weight Hyperbranched Polyglycerols”，（Rajesh Kumar Kainthan, Edward B. Muliawan, et al. Macromolecules 2006, 39, 7708-7717）。
与现有技术相比，本发明的优点是：
（1）本发明采用一步溶剂热法，以超支化聚缩水甘油醚和油酸作为保护剂制备四氧化三铁纳米棒。利用超支化聚缩水甘油醚和油酸间的亲疏水性差异，它们先形成纳微级胶束/囊泡，进一步通过自组装形成棒状“微反应器”，从而限制/引导四氧化三铁晶体的生长。
（2）由于亲疏水性差异的原因，超支化聚缩水甘油醚和油酸形成的纳微级胶束/囊泡表面呈现随机亲和性，其保护作用下所形成棒状四氧化三铁表面分布众多活性基团，为它的二次功能化提供了可能的位点，可提升其潜在价值并拓展其应用范围。
附图说明
图1是本发明实施例提供的四氧化三铁的XRD谱图；
图2和图3分别是本发明实施例提供的四氧化三铁纳米棒放大20K倍和放大60K倍的SEM图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明技术方案作详细叙述。
实施例1：
取(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O 0.784g溶于20mL去离子水中，0.5g超支化聚缩水甘油醚溶于10mL去离子水中，快速搅拌下，将超支化聚缩水甘油醚溶液缓慢滴加至(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O水溶液中，搅拌20min后，将10mL油酸缓慢滴加到上述复合液中，混合均匀；取1g NaOH溶于10mL乙醇中，所得NaOH溶液逐滴加入到上述Fe2+前驱体溶液中，快速搅拌30min后所得Fe2+的前驱体复合液转移至水热反应釜中，180℃反应10h，取出产物依次经去离子水、无水乙醇在6000r/min离心洗涤，洗涤后产物重新分散于去离子水中，得到直径为30~100nm、长度为200~500nm的四氧化三铁纳米短棒溶液。
参见附图1，它是本实施例获得的四氧化三铁的XRD谱图。与四氧化三铁XRD标准卡片（JCPDS No.26-1136）对照可知，其 XRD衍射峰与四氧化三铁XRD的标准谱图完全对应，9 个衍射峰分别对应为四氧化三铁的(111)、(220)、(311)、(222)、（400）、(422)、(511)、(440)和(533)晶面的衍射峰，表明本方法制备得到的溶液为四氧化三铁溶液。
附图2和图3分别是本实施例获得的四氧化三铁的SEM图。由图2（放大20K倍）、图3（放大60K倍）可知，四氧化三铁纳米棒分散良好，直径约30～100nm、长度约200～500nm，且分布均匀。
实施例2：
取FeSO4·7H2O 1.112g溶于40mL去离子水中，1.5g超支化聚缩水甘油醚溶于20mL乙醇中，快速搅拌下，将超支化聚缩水甘油醚溶液缓慢滴加至FeSO4·7H2O水溶液中，搅拌20min后，将20mL油酸缓慢滴加到上述复合液中，混合均匀；取2g KOH溶于20mL正丁醇中，所得KOH溶液逐滴加入到上述Fe2+前驱体溶液中，快速搅拌40min后所得Fe2+的前驱体复合液转移至水热反应釜中，170℃反应13h后，取出产物依次经去离子水、丙酮在8000r/min离心洗涤，洗涤后产物重新分散于环己烷中，得到直径为50~80nm、长度为250~500nm的四氧化三铁纳米短棒溶液。
实施例3：
取FeCl2·4H2O 0.796g溶于40mL去离子水中，0.8g超支化聚缩水甘油醚溶于20mL乙二醇中，快速搅拌下，将超支化聚缩水甘油醚溶液缓慢滴加至FeCl2·4H2O水溶液中，搅拌18min后，将12mL油酸缓慢滴加到上述复合液中，混合均匀；取22mL浓度为28%的氨水溶液逐滴加入到上述Fe2+前驱体溶液中，快速搅拌30min后所得Fe2+的前驱体复合液转移至水热反应釜中，200℃反应8h后，取出产物依次经去离子水、乙酸乙酯在8000r/min离心洗涤，洗涤后产物重新分散于去离子水中，得到直径为50~100nm、长度为200～400nm的四氧化三铁纳米棒溶液。
本发明充分利用了超支化聚缩水甘油醚和油酸间的亲疏水性差异，二者在溶液中形成随机亲水性的纳微级胶粒/团簇，借助其自组装保护作用成功制备了四氧化三铁纳米棒，其表面活性基团众多，便于二次功能化。

Claims (7)

1.一种制备四氧化三铁纳米棒的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1) 将浓度为0.001g/L～100 g/L的超支化聚缩水甘油醚的水溶液缓慢滴加至浓度为0.001g/L~100 g/L的Fe2+水溶液中，超支化聚缩水甘油醚与Fe2+的质量比为1:100～100:1，再搅拌反应10～60min，得到复合液；按ml/g的体积质量比，油酸与Fe2+的体积质量比为1:10～1000:1，将油酸缓慢滴加到复合液中，在100r/min～1000r/min搅拌条件下，再缓慢滴加碱性溶液，碱与Fe2+的质量比为1:10～10:1，混合均匀后，得到Fe2+的前驱体复合液；
(2) 将Fe2+的前驱体复合液置于水热反应釜中，在130～250℃的温度条件下反应5～20h，取出产物后，在转速为4000～12000r/min的条件下，经极性或非极性溶剂离心洗涤后，再将产物分散于极性或非极性溶剂中，得到直径为30～100nm、长度为200～500nm的四氧化三铁纳米棒溶液。
2.根据权利要求1所述的一种制备四氧化三铁纳米棒的方法，其特征在于：所述Fe2+水溶液为(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O、FeSO4·7H2O或FeCl2·4H2O的水溶液中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种制备四氧化三铁纳米棒的方法，其特征在于：所述碱性溶液为NaOH、KOH或NH3的水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种制备四氧化三铁纳米棒的方法，其特征在于：所述碱性溶液为NaOH、KOH或NH3的有机溶剂溶液。
5.根据权利要求1所述的一种制备四氧化三铁纳米棒的方法，其特征在于：所述极性溶剂为水、甲醇、乙醇、正丙醇、丙酮、乙酸乙酯中的一种，或多种。
6.根据权利要求1所述的一种制备四氧化三铁纳米棒的方法，其特征在于：所述非极性溶剂为石油醚、环己烷、四氯化碳、甲苯、苯、氯仿中的一种，或多种。
7.根据权利要求4所述的一种制备四氧化三铁纳米棒的方法，其特征在于：所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、乙二醇、正丁醇或辛醇中的一种。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110217828B (zh) * 2019-07-02 2022-03-29 北华航天工业学院 一种Fe3O4纳米棒及其制备方法
CN112108128B (zh) * 2020-08-31 2022-02-22 西安交通大学 一种亲水性超支化聚缩水甘油醚阴离子磁性吸附剂及其制备方法和应用
CN113061601A (zh) * 2021-03-17 2021-07-02 东北农业大学 一种基于多点共价作用制备固定化磷脂酶c的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102234134A (zh) * 2010-05-05 2011-11-09 张永昶 超顺磁性纳米四氧化三铁的制备方法
CN102616863A (zh) * 2012-03-23 2012-08-01 西北师范大学 磁诱导气液界面法合成Fe3O4纳米棒的方法
CN102887547A (zh) * 2012-10-22 2013-01-23 西北师范大学 梯度磁场下制备Fe3O4纳米棒的方法
CN103288140A (zh) * 2013-06-21 2013-09-11 山西大同大学 一种简单调控四氧化三铁纳米粒子形貌的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101501790A (zh) * 2006-06-06 2009-08-05 康乃尔研究基金会有限公司 含有内部空隙的纳米结构金属氧化物及其使用方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102234134A (zh) * 2010-05-05 2011-11-09 张永昶 超顺磁性纳米四氧化三铁的制备方法
CN102616863A (zh) * 2012-03-23 2012-08-01 西北师范大学 磁诱导气液界面法合成Fe3O4纳米棒的方法
CN102887547A (zh) * 2012-10-22 2013-01-23 西北师范大学 梯度磁场下制备Fe3O4纳米棒的方法
CN103288140A (zh) * 2013-06-21 2013-09-11 山西大同大学 一种简单调控四氧化三铁纳米粒子形貌的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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纳米四氧化三铁的化学制备方法研究进展;马千里等;《化工进展》;20121231;第31卷(第3期);全文 *

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