CN108499535A - 一种β-环糊精-四氧化三铁纳米磁珠的制备 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种Fe3O4‑CA@β‑环糊精纳米磁珠的制备方法，包括以下步骤：(1)通过共沉淀法制备Fe3O4纳米磁核；(2)采用二水合柠檬酸三钠（CA）制备Fe3O4‑CA纳米磁珠；(3)采用β‑环糊精制备Fe3O4‑CA@β‑环糊精纳米磁珠。本发明所述的一种Fe3O4‑CA@β‑环糊精纳米磁珠的制备方法，该方法制备的纳米磁珠不仅具有高比表面积、强磁性和无内部扩散阻力，还具有β‑环糊精良好的分子识别、包结、吸附容量大等特点，展现出其独特的性能。

Description

一种β-环糊精-四氧化三铁纳米磁珠的制备
技术领域
本发明属于纳米磁珠领域，具体涉及一种β-环糊精-四氧化三铁纳米磁珠的制备
方法。
背景技术
磁性纳米材料是随着纳米材料的出现而逐渐发展起来的一种新型磁性材料，不仅具有纳米材料的优良特性，同时还具有强顺磁性，高磁化率等特性。Fe3O4粒子由于其稳定性高、制备简单、超顺磁性、表面易于修饰和生物相容性好等特点，成为目前应用最广泛的纳米磁性材料之一。
随着印染工业的发展，大量染料废水进入我国水体环境，已成为威胁我国水环境安全的重要因素之一。染料生产的基本原料多为苯系、萘系、吩嗪系、蒽醌、偶氮类、磺酸类化合物且在生产工艺过程多与盐类、金属等物质螯合，造成了染料废水多为高色度、高化学需氧量、“三致”毒性的难降解有机废水。其中，中性红是一种常见的染料废水污染物，属于碱性吩嗪染料。目前对于其处理主要有物理吸附法、化学处理法（混凝法、氧化法、电解法等）、生物处理法（厌氧-好氧生物转盘、厌氧-好氧-生物炭接触氧化法等）、碱减量废水处理方法。其中吸附法处理操作简单、使用方便、脱色效率高，是最为普遍的一种处理方法。
因此，利用β-环糊精磁性复合微球强的吸附性能，可实现对染料中性红的吸附，其研究对染料废水污染物的去除有着重大意义。同时，根据吸附包覆的中性红易溶于醇及β-环糊精磁性复合微球独特的吸附特点，该类型吸附剂具有潜在的可再生利用性，符合现代社会保护环境、节约资源的主题，鉴于此，有必要提出一种β-环糊精-四氧化三铁纳米磁珠的制备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种β-环糊精-四氧化三铁纳米磁珠的制备方法，该方法具有显著改善纳米磁珠的分散性的同时还保持较好的磁性。
为了实现上述目的，所采用的技术方案是：
一种β-环糊精-四氧化三铁纳米磁珠的制备方法，包括以下步骤。
（1）共沉淀法制备四氧化三铁纳米磁核：
将Fe3+的铁盐和Fe2+的铁盐溶解于盐酸溶液中，在通氮气保护、机械搅拌及超声下，快速加入沉淀剂，搅拌25-35 min，在外加磁场下静置分层，去离子水洗涤固体3-5次，得到亮黑色Fe3O4纳米磁核。
（2）制备二水合柠檬酸三钠修饰的纳米磁珠：
将上述步骤（1）中制备的Fe3O4纳米磁核转至恒温水浴锅中，70 ℃搅拌下加入二水合柠檬酸三钠（CA），充分反应1h后，趁热用磁铁吸引，静止分层，除掉上层清液，70 ℃去离子水洗3次，最后用真空抽滤瓶抽滤，少量无水乙醇洗涤2-3次，得到修饰后的亮黑色磁性颗粒Fe3O4-CA。
（3）制备Fe3O4-CA@β-环糊精纳米磁珠：
将0.4 g氢氧化钠溶于5 mL蒸馏水中，加入100 mg上述步骤（2）中制备的Fe3O4-CA，在氮气保护下密封超声分散30 min。随后转至已除氧的四口烧瓶中，在氮气环境下，加入6.0g β-环糊精（β-CD），30 ℃水浴搅拌至混合液呈黑色糊状，然后用恒压滴液漏斗缓慢滴入6.6 mL 环氧氯丙烷（EPI），交联1.5 h后，升温至70 ℃，加入含S-pan 80和吐温20 的煤油，高速搅拌5 min后降至中速，恒温反应8 h。待反应完成，用磁铁吸附，弃去上层液体，用70℃去离子水洗涤至无明显泡沫，转至玻璃过滤器内，依次用少量HCl，甲醇，水，丙酮洗涤，抽滤干燥，即得到复合磁珠Fe3O4-CA@β-CD。
进一步的，所述步骤(1)中，铁盐溶液中Fe3+的浓度为0.8 mol/L，Fe2+的浓度为0.4mol/L。
进一步的，所述氨水的浓度为1 mol/L。
再进一步的，所述Fe3+的铁盐为FeCl3·6H2O，Fe2+的铁盐为FeCl2·4H2O。
进一步的，所述步骤(2)中二水合柠檬酸三钠的浓度为1-1.5 mol/L。
进一步的，所述步骤(3)中交联化试剂为环氧氯丙烷。
与现有技术相比，有益效果在于。
1.本发明所述的一种β-环糊精包二水合柠檬酸三钠修饰的四氧化三铁纳米磁珠的制备方法，该方法克服了纳米磁核易氧化、易团聚的缺点，提高了其生物相容性。
2. 一种β-环糊精包二水合柠檬酸三钠修饰的四氧化三铁纳米磁珠的制备方法，该方法对该微球既能保留磁性粒子的优良特性，同时又可拥有环糊精的分子识别、包结等功能，从而拓宽了纳米磁珠的应用范围。
附图说明
图1为纳米磁核的透射电镜图谱。
图2为纳米磁珠的扫描电镜图谱。
具体实施方式
实施例1 四氧化三铁纳米磁核的制备
将Fe3+的铁盐和Fe2+的铁盐溶解于盐酸溶液中，在通氮气保护、机械搅拌及超声下，快速加入沉淀剂，搅拌25-35 min，在外加磁场下静置分层，去离子水洗涤固体3-5次，得到亮黑色Fe3O4纳米磁核。
实施例2 二水合柠檬酸三钠修饰的纳米磁珠的制备
将上述步骤（1）中制备的Fe3O4纳米磁核转至恒温水浴锅中，70 ℃搅拌下加入二水合柠檬酸三钠（CA），充分反应1h后，趁热用磁铁吸引，静止分层，除掉上层清液，70 ℃去离子水洗3次，最后用真空抽滤瓶抽滤，少量无水乙醇洗涤2-3次，得到修饰后的亮黑色磁性颗粒Fe3O4-CA。
实施例3 Fe3O4-CA@β-环糊精纳米磁珠的制备
将0.4 g氢氧化钠溶于5 mL蒸馏水中，加入100 mg上述步骤（2）中制备的Fe3O4-CA，在氮气保护下密封超声分散30 min。随后转至已除氧的四口烧瓶中，在氮气环境下，加入6.0g β-环糊精（β-CD），30 ℃水浴搅拌至混合液呈黑色糊状，然后用恒压滴液漏斗缓慢滴入6.6 mL 环氧氯丙烷（EPI），交联1.5 h后，升温至70 ℃，加入含S-pan 80和吐温20 的煤油，高速搅拌5 min后降至中速，恒温反应8 h。待反应完成，用磁铁吸附，弃去上层液体，用70℃去离子水洗涤至无明显泡沫，转至玻璃过滤器内，依次用少量HCl，甲醇，水，丙酮洗涤，抽滤干燥，即得到复合磁珠Fe3O4-CA@β-CD。

Claims (8)

1.一种Fe3O4-CA@β-环糊精纳米磁核的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)共沉淀法制备四氧化三铁纳米磁核：
将Fe3+的铁盐和Fe2+的铁盐溶解于盐酸溶液中，在通氮气保护、机械搅拌及超声下，快速加入沉淀剂，搅拌25-35 min，在外加磁场下静置分层，去离子水洗涤固体3-5次，得到亮黑色Fe3O4纳米磁核；
(2)制备二水合柠檬酸三钠修饰的纳米磁珠：
将上述步骤（1）中制备的Fe3O4纳米磁核转至恒温水浴锅中，70 ℃搅拌下加入二水合柠檬酸三钠（CA），充分反应1h后，趁热用磁铁吸引，静止分层，除掉上层清液，70 ℃去离子水洗3次，最后用真空抽滤瓶抽滤，少量无水乙醇洗涤2-3次，得到修饰后的亮黑色磁性颗粒Fe3O4-CA；
(3)制备Fe3O4-CA@β-环糊精纳米磁珠：
将0.4 g氢氧化钠溶于5 mL蒸馏水中，加入100 mg上述步骤（2）中制备的Fe3O4-CA，在氮气保护下密封超声分散30 min，随后转至已除氧的四口烧瓶中，在氮气环境下，加入6.0 gβ-环糊精（β-CD），30 ℃水浴搅拌至混合液呈黑色糊状，然后用恒压滴液漏斗缓慢滴入6.6mL 环氧氯丙烷（EPI），交联1.5 h后，升温至70 ℃，加入含S-pan 80和吐温20 的煤油，高速搅拌5 min后降至中速，恒温反应8 h，待反应完成，用磁铁吸附，弃去上层液体，用70 ℃去离子水洗涤至无明显泡沫，转至玻璃过滤器内，依次用少量HCl、甲醇、水、丙酮洗涤，抽滤干燥，即得到复合磁珠Fe3O4-CA@β-CD。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，
所述步骤(1)中，铁盐溶液中Fe3+与Fe2+的浓度摩尔比为2:1，Fe3+的浓度为0.8 mol/L，Fe2+的浓度为0.4 mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，
所述沉淀剂为：氨水，其浓度为1 mol/L。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，其中，
所述Fe3+的铁盐为FeCl3·6H2O，Fe2+的铁盐为FeCl2·4H2O。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，
所述步骤(2)中二水合柠檬酸三钠的浓度为1-1.5 mol/L。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，
所述步骤(3)中Fe3O4-CA与β环糊精的质量之比为：1:60。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，
所述步骤(3)中交联剂为：环氧氯丙烷（EPI）。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，
所述步骤(3)中煤油中S-pan 80和吐温20为乳化剂。
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