CN114620779A - 一种二氧化硅纳米磁珠及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二氧化硅纳米磁珠及其制备方法、应用，所述制备方法包括：1)采用共沉淀法制备第一磁性颗粒，第一磁性颗粒包括金属氧化物和/或金属氢氧化物，且金属元素至少包括Fe；2)采用溶剂热法，在第一磁性颗粒表面原位生长第二磁性颗粒，得到磁性内核；第二磁性颗粒包括金属氧化物，且金属元素至少包括Fe；3)包覆二氧化硅层；第一磁性颗粒和第二磁性颗粒中铁的价态至少包括三价。本发明的磁珠在拥有足够耐酸泡厚度的二氧化硅壳层的同时仍保持足够的磁饱和强度，提高了产品的耐酸性能。

Description

一种二氧化硅纳米磁珠及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及磁性材料技术领域，特别是涉及一种二氧化硅纳米磁珠及其制备方法、应用。
背景技术
磁珠一般是指具有超顺磁性，在磁场中能够迅速聚集，离开磁场后又能够再度均匀分散的磁性颗粒。磁珠的首次出现是在1979年，其时Ugelstar首次制备了具有超顺磁性的聚苯乙烯微球，之后磁性微球的相关技术快速发展起来。其中二氧化硅磁珠由于其表面具有羟基而便于进行多样性修饰，并可以与药物、蛋白质、酶、抗体或核酸等结合，从而具有广泛的应用前景。
目前主要的二氧化硅磁珠制备方法为溶剂热法，即将铁盐与相关试剂溶解混合在特定溶剂中，利用高温高压实现氧化铁的结晶、成核、长大。之后利用Stober法在Fe3O4表面沉积包覆一定厚度的二氧化硅，从而制备得到二氧化硅磁性颗粒。但是该方法制备的磁珠容易出现包覆层厚薄不均，磁响应弱，不耐酸泡等问题。
中国专利文献上公开了“一种硅羟基磁珠的制备方法”，其公告号为CN110304662A，该发明通过将三价铁盐、柠檬酸钠盐、醋酸钠在多元醇溶剂中溶解混合并采用溶剂热法制备得到Fe3O4纳米粒子；之后采用Stober法在Fe3O4颗粒表面包覆二氧化硅层，从而得到硅羟基磁珠。但是，该发明制备的硅羟基磁珠磁响应效果差，而且由于包覆层不均匀导致其在使用过程中容易发生漏磁现象。
中国专利文献上公开了“一种高磁性微粒径纳米磁珠及其制备方法”，其公告号为CN110038533A，该发明将氯化铁、氯化钴和氯化镍等比混合并溶解在乙二醇中，之后移入反应釜并高温反应形成铁钴镍合金Fe-Co-NiOx磁性纳米颗粒，最后在铁钴镍合金Fe-Co-NiOx磁性纳米颗粒表层依次包覆碳层和二氧化硅层得到500～600nm的二氧化硅磁珠，并在最外层共价接枝聚乙二醇。但是该方法制备的纳米磁珠粒径偏大，磁珠的比表面积较小，导致磁珠表面的结合位点较少，实际应用中需增大磁珠用量，才能达到实验目的，增加了使用成本，此外该方法制备的磁珠存在耐酸性差的缺点。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二氧化硅纳米磁珠及其制备方法、应用，用于解决现有的二氧化硅磁珠包覆层厚薄不均，磁响应弱，不耐酸泡问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过包括以下技术方案获得的。
本发明提供一种二氧化硅纳米磁珠的制备方法，包括以下步骤：
1)采用共沉淀法制备第一磁性颗粒，所述第一磁性颗粒包括金属氧化物和/或金属氢氧化物，且金属元素至少包括Fe；
2)采用溶剂热法，在第一磁性颗粒表面原位生长第二磁性颗粒，得到磁性内核；所述第二磁性颗粒包括金属氧化物，且金属元素至少包括Fe；
3)在磁性内核表面包覆二氧化硅层，即制得二氧化硅纳米磁珠；
所述第一磁性颗粒和第二磁性颗粒中铁元素的价态至少包括三价。
优选地，所述第一磁性颗粒中，金属元素还包括M，所述M选自Co、Ni、Mn中的一种或多种；Fe与M的摩尔比为1：(0～1)，Fe元素中，三价铁的占比为1.5～70％。
优选地，所述第二磁性颗粒中金属元素还包括M'，所述M'选自Co、Ni、Mn中的一种或多种，Fe与M'的摩尔比为1：(0～0.5)；Fe元素中，三价铁的占比为5～95％。
优选地，共沉淀法中的沉淀剂采用氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种。
优选地，共沉淀反应的温度为40～85℃。
优选地，溶剂热反应的温度为150～300℃。
优选地，步骤1)中，共沉淀反应体系中还加入有改性剂，所述改性剂选自聚乙二醇、油酸、十一烯酸、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚和对乙酰氨基酚中的一种或多种。
优选地，溶剂热反应体系中还加入有稳定剂。
优选地，当溶剂热反应体系中不包含二价金属离子时，步骤2)中，还加入有还原剂。
优选地，步骤3)中，所述二氧化硅层的制备方法为：将磁性内核、硅源和催化剂于反应介质中反应制得。
本发明还提供了一种由上述任一种制备方法制得的二氧化硅纳米磁珠。
本发明还提供了一种二氧化硅纳米磁珠在蛋白质分离中的应用。
如上所述，本发明的二氧化硅纳米磁珠及其制备方法、应用，具有以下有益效果：通过磁性离子的引入，使用共沉淀法制备得到磁性增强的初始磁颗粒，然后在溶剂热处理过程中新的金属颗粒以初始颗粒为核进行生长，从而制备得到结构更加致密、具有更强磁性的内核，使得最终的磁珠产品在拥有足够耐酸泡厚度的二氧化硅壳层的同时仍保持足够的磁饱和强度，提高了产品的耐酸性能，通过磁珠表面的进一步功能化，扩大了应用范围。
附图说明
图1显示为实施例1制得的第一磁性颗粒的SEM图。
图2显示为实施例1制得的磁性内核的SEM图。
图3显示为实施例1制得的磁性内核的磁滞回线曲线图。
图4显示为实施例1制得的二氧化硅纳米磁珠的SEM图。
图5显示为实施例1制得的二氧化硅纳米磁珠的磁滞回线曲线图。
图6显示为采用实施例1制得的二氧化硅纳米磁珠的磁分离蛋白质的凝胶电泳图：A为分离前，B为分离后。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本申请实施例提供了一种具体的二氧化硅纳米磁珠的制备方法，包括以下步骤：
1)采用共沉淀法制备第一磁性颗粒，所述第一磁性颗粒包括金属氧化物和/或金属氢氧化物，且金属元素至少包括Fe；
2)采用溶剂热法，在第一磁性颗粒表面原位生长第二磁性颗粒，得到磁性内核；所述第二磁性颗粒包括金属氧化物，且金属元素至少包括Fe；
3)在磁性内核表面包覆二氧化硅层，即制得二氧化硅纳米磁珠；
所述第一磁性颗粒和第二磁性颗粒中铁元素的价态至少包括三价。
在一个具体的实施方式中，所述第一磁性颗粒中，金属元素还包括M，所述M选自Co、Ni、Mn中的一种或多种；Fe与M的摩尔比为1：(0～1)，如具体为1:(0～0.2)、1:(0.2～0.5)、1:(0.5～0.8)、1:(0.8～1)；Fe元素中，三价铁的占比为1.5～70％，如具体为1.5～20％，20～40％，40～70％。
在一个具体的实施方式中，所述第二磁性颗粒中金属元素还包括M'，所述M'选自Co、Ni、Mn中的一种或多种，Fe与M'的摩尔比为1：(0～0.5)，如具体为1:(0～0.2)、1:(0.2～0.5)；Fe元素中，三价铁的占比为5～95％，如具体为5～30％，30～50％，50～70％，70～95％。
现有技术中，共沉淀法和溶剂热法分别为独立的制备四氧化三铁颗粒的常用方法，其中共沉淀法常用于制备十几纳米至几十纳米的磁颗粒，溶剂热法常用于制备数百纳米的磁颗粒。本技术发明通过在组分中引入异种磁性金属离子，并采用共沉淀与溶剂热法相结合的方式获得了具有强磁性的内核颗粒，进而制备得到磁强度高、磁响应强的纳米二氧化硅磁珠。
现有技术中共沉淀法制备的磁颗粒粒径太小，在核酸提取、蛋白固定等领域直接应用受限。而溶剂热法制备的磁颗粒通常为初级的Fe3O4纳米颗粒二次团聚组装成的纳米团簇，该团簇结构疏松，经二氧化硅包覆后成为最终产物，但该类磁珠通常磁强度较弱，为了保证二氧化硅磁珠有足够的磁强度，二氧化硅层的包覆厚度不能过大，否则会导致磁珠的磁响应性变弱，因此必须尽量降低二氧化硅层的厚度，这就容易导致磁颗粒表面二氧化硅包覆不完整，使得磁珠的耐酸性下降，极大的降低了其使用效果。
本发明通过磁性离子的引入，使用共沉淀法制备得到磁性增强的初始磁颗粒，然后在溶剂热处理过程中新的金属颗粒以初始颗粒为核进行生长，从而制备得到结构更加致密、具有更强磁性的内核，使得最终的磁珠产品在拥有足够耐酸泡厚度的二氧化硅壳层的同时仍保持足够的磁饱和强度，提高了产品的耐酸性能，通过磁珠表面的进一步功能化，扩大了应用范围。
在一个更为具体的实施方式中，步骤1)具体包括以下步骤：将沉淀剂、水溶性金属盐和水混合均匀，发生共沉淀反应，固液分离，得到第一磁性颗粒；所述水溶性金属盐至少包括Fe盐；所述Fe盐中铁的价态至少包括三价。
在一个更为具体的实施方式中，所述水溶性金属盐还包括Co盐、Ni盐和Mn盐中的一种或多种。
在一个更为具体的实施方式中，共沉淀反应中还加入有改性剂，所述改性剂选自聚乙二醇、油酸、十一烯酸、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚和对乙酰氨基酚中的一种或多种；以所述水溶性金属盐和水总重量为基准，所述改性剂的加入量为0.05～3wt％。加入改性剂，对颗粒表面进行改性，提高在溶液中的分散性，并防止团聚。
在一个更为具体的实施方式中，步骤2)具体包括以下步骤：将第一磁性颗粒、能溶于有机溶剂的金属盐和有机溶剂混合均匀，于密闭体系中发生溶剂热反应，在第一磁性颗粒表面原位生长第二磁性颗粒，固液分离，得到磁性内核；所述能溶于有机溶剂的金属盐至少包括Fe盐；所述Fe盐中铁的价态至少包括三价。
在一个更为具体的实施方式中，当能溶于有机溶剂的金属盐中不包含二价金属盐时，所述溶剂热反应体系中还加入有还原剂。
在一个更为具体的实施方式中，以溶剂热反应体系原料总重量为基准，所述第一磁性颗粒的加入量为1～10wt％。
在一个更为具体的实施方式中，步骤3)具体包括以下步骤：
将步骤2)制得的磁性内核和催化剂加入到溶剂中，搅拌条件下，缓慢滴加硅源，反应后，固液分离，得到二氧化硅纳米磁珠；所述溶剂为水、以及可以与水互溶的各种有机溶剂，优选乙醇、甲醇、异丙醇等的一种或几种组合。
在一个具体的实施方式中，所述第一磁性颗粒和第二磁性颗粒中的金属元素以其相对应的可溶性盐的形式引入，且均包含三价铁的水溶性盐。
在一个更为具体的实施方式中，所述可溶性盐选自盐酸盐、硝酸盐和硫酸盐中的一种或多种。
在一个具体的实施方式中，共沉淀法中的溶剂采用水。
在一个具体的实施方式中，共沉淀法中的沉淀剂采用氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种。
在一个具体的实施方式中，共沉淀反应的温度为40～85℃，如具体为40～50℃，50～60℃，60～70℃，70～85℃。
在一个具体的实施方式中，溶剂热反应的温度为150～300℃，如具体为150～200℃，200～250℃，250～300℃。
在一个具体的实施方式中，溶剂热法中的有机溶剂采用乙二醇、甲醇、乙醇、二乙胺、三乙胺、吡啶、苯、甲苯、二甲苯、1,2-二甲基乙烷、苯酚、氨水、四氯化碳、甲酸、丙酮和乙腈中的一种或多种。
在一个具体的实施方式中，溶剂热反应体系中还加入有稳定剂。稳定剂的加入可以保持颗粒在溶液中的稳定，有利于调控粒径的大小，使其分布更为均匀。
在一个具体的实施方式中，所述稳定剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素和β-环糊精中的一种或多种。
在一个具体的实施方式中，所述还原剂选自水合肼，葡萄糖，抗坏血酸、柠檬酸、硼氢化钠、硫代硫酸钠、乙二胺和乙酸钠中的一种或多种。在一个具体的实施方式中，步骤3)中，所述二氧化硅层的制备方法为：将磁性内核、硅源和催化剂于反应介质中反应制得。
在一个具体的实施方式中，所述硅源选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、水玻璃和四氯化硅中的一种或多种。
在一个具体的实施方式中，所述催化剂选自氨水、乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸和硫酸的一种或多种。
在一个具体的实施方式中，二氧化硅层的制备在保护气氛下进行，所述保护气氛选自氮气和氩气中的一种或两种。
在一个具体的实施方式中，步骤3)中还包括二氧化硅层的表面修饰处理，如具体为羧基修饰、氨基修饰。
本发明还提供了一种由上述任一种制备方法制得的二氧化硅纳米磁珠。
在一个具体的实施方式中，所述二氧化硅纳米磁珠包括磁性内核和二氧化硅包覆层，所述磁性内核的平均粒径为100～300nm。
在一个具体的实施方式中，所述二氧化硅包覆层的厚度为80～120nm。
在一个具体的实施方式中，所述二氧化硅纳米磁珠的平均粒径为200～500nm。
在一个具体的实施方式中，所述磁性内核的磁响应性为80～90emu/g。
在一个具体的实施方式中，所述二氧化硅纳米磁珠的磁响应性为65～70emu/g。
本发明还提供了一种二氧化硅纳米磁珠在蛋白质分离中的应用。
在一个具体的实施方式中，将二氧化硅纳米磁珠与特定的抗原共价接枝后，用于高盐、低pH条件的生物样品中蛋白质的分离。其机理如下：利用磁珠表面接枝的特定的抗原与目标蛋白质发生特异性结合，然后基于磁分离，洗脱后，分离得到目标蛋白质。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
总实施例
本申请实施例提供了一种更为具体的二氧化硅纳米磁珠的制备方法，包括以下步骤：
(1)溶液A配置：按溶剂50％-95％、第一金属盐1.5％-30％、第二金属盐5％-30％的比例称取试剂并溶解混合均匀；
(2)溶液B配置：按溶剂0％-95％、沉淀剂5％-100％的比例称取试剂并溶解混合均匀；
(3)溶液C配置：按溶剂50％-95％、第三金属盐0％-20％、第四金属盐5％～50％、稳定剂0.2％-3％、还原剂0～3％(优选0.2～3％)的比例称取试剂并溶解混合均匀；
(4)将溶液A转移至三口烧瓶中，安装搅拌器并开启搅拌；
(5)迅速加入溶液B，强烈搅拌并开始升温至于40～85℃，继续反应一定时间；
(6)停止加热，加入改性剂(溶液A的0.05％-3％)后继续搅拌5min，将烧瓶内混合物磁分离，并分别用水和乙醇清洗多次，之后干燥得第一磁性颗粒；
(7)将第一磁性颗粒(溶液C的1％-10％)均匀分散在溶液C中，并将溶液C转移入水热釜内，密封好后于150～300℃进行高温处理，处理结束后降温分离并清洗得磁性内核；
(8)将0.5％-10％的磁性内核分散在40％-90％的溶剂中，加入1％-20％催化剂，通入保护气，开启搅拌，缓慢滴加5％-50％的硅源，待硅源滴加完毕后继续反应一段时间，之后反应结束，磁分离产物并多次清洗，即得高磁性二氧化硅纳米磁珠。
第一金属盐包括：过渡金属(优选钴、锰、镍、铁)的水溶性盐(优选盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐等)，其中的一种或几种组合；
第二金属盐包括：三价铁的水溶性盐(优选盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐等)，其中的一种或几种组合；
第三金属盐包括：过渡金属(优选钴、锰、镍、铁)的能溶于有机溶剂的盐(优选盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐等)，其中的一种或几种组合；
第四金属盐包括：三价铁的能溶于有机溶剂的盐(优选盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐等)，其中的一种或几种组合。
实施例1
本实施例提供了一种二氧化硅纳米磁珠的制备方法，包括以下步骤：
(1)在100ml烧杯中量取20wt％硝酸锰和25wt％六水氯化铁溶于55wt％水中，转移入250ml三口烧瓶中，开启搅拌150rpm。另取一个烧杯，量取16wt％氢氧化钠并溶解于84wt％去离子水，然后将氢氧化钠水溶液迅速加入到烧瓶中，调整转速到550rpm并升温至70℃，继续反应2h。反应结束后停止加热，往烧瓶中加入1wt％油酸，继续搅拌5min后冷却至室温。停止搅拌，并将反应物使用乙醇和去离子水各清洗3遍，然后70℃真空干燥得到第一磁性颗粒(铁元素中三价铁占比45.5％)，其SEM图如图1所示；
(2)量取1.5wt％的第一磁性颗粒、6wt％六水氯化铁和2wt％醋酸钠加入到90％乙二醇中，搅拌直至完全溶解；量取0.5wt％聚乙二醇加入到上述混合液中，搅拌使其混合均匀。混合溶液转移到聚四氟乙烯衬里中，密闭在不锈钢反应釜中。将高压反应釜加热至250℃，并保持15h恒温，在第一磁性颗粒表面原位生长第二磁性颗粒；反应结束后待反应釜温度降至室温，产物使用乙醇和去离子水各清洗3遍，然后70℃真空干燥，得到磁性内核，其中，第一磁性颗粒里铁元素中三价铁占比45.5％，第二磁性颗粒里铁元素中三价铁占比78％，磁性内核，SEM图见图2。对高磁性内核进行磁饱和强度测试，结果见图3，其磁响应性为85.7990emu/g；
(3)取100ml烧杯，量取5wt％磁性内核，将其分散到60wt％异丙醇与10wt％去离子水混合液中，然后将混合物转移到三口烧瓶中，安装好搅拌器。量取15wt％氨水加入到混合液中，开始机械搅拌，转速200rpm。随后量取10wt％正硅酸四乙酯逐滴加入到混合液中，继续搅拌反应4h。然后关闭反应，将反应物使用乙醇和去离子水各清洗3遍，然后70℃真空干燥，得二氧化硅纳米磁珠，其SEM图见图4。对二氧化硅磁珠进行磁饱和强度测试，结果见图5，其磁响应性为68.386emu/g。
以下实施例中，Binding buffer为：137mM NaCl，2.7mM KCl,10mM Na2HPO 4,2.0mMKH2PO4,0.1％Tween-20，pH为7.3；
Elution buffer为100mM Gly-HCl,0.1％NaCl,pH为2.5；
中和液为1M Tris-HCl，pH为9.0。
本实施例还提供了一种二氧化硅纳米磁珠在蛋白质分离中的应用，包括以下步骤：
a)将本实施例制备的二氧化硅磁珠表面共价接枝Protein A，并分散于Bindingbuffer中，配制成10％(v/v)的Protein A接枝磁珠分散液，待用；
b)样品预处理：取EDTA-K2抗凝全血10wt％至1.5mL EP管中，接着加入90wt％的Binding buffer，充分混匀，得待分离样品溶液；
c)抗体吸附：在待分离样品溶液中加入Protein A接枝磁珠分散液，混合均匀，在室温下(约25℃)置于翻转混合仪，促使样品和Protein A接枝磁珠充分接触并吸附，翻转约10min后进行磁性分离，移弃上清液，得表面吸附有抗体的Protein A接枝磁珠；以待分离样品溶液总重量为基准，Protein A接枝磁珠悬浮液的加入量为20wt％；
d)磁珠洗涤：向含有表面吸附有抗体的Protein A接枝磁珠的EP管中加入与待分离样品溶液质量相同的Binding buffer，振荡重悬磁珠后进行磁性分离，移弃上清液；该操作重复两次；
e)抗体洗脱：继续向含有表面吸附有抗体的Protein A接枝磁珠的EP管中加入与待分离样品溶液质量相同的Elution buffer，然后在室温下(约25℃)置于翻转混合仪，翻转10min后进行磁性分离，收集上清液；
f)取新的EP管，加入占待分离样品溶液总重量40wt％的中和液，再加入步骤e)得到的上清液，混合均匀，得到分离后的抗体；
分别对分离前、后的抗体进行凝胶电泳分析，结果如图6所示，通过对比图6A(分离前)和图6B(分离后)可以看出，本实施例的二氧化硅纳米磁珠可以实现蛋白质的高效分离。
实施例2
本实施例提供了一种氨基修饰的二氧化硅纳米磁珠的制备方法，包括以下步骤：
在100ml烧杯中量取实施例1的制得的二氧化硅纳米磁珠0.5wt％分散在98wt％的50％的乙醇水溶液中，超声10min分散，转移入三口烧瓶中；开启搅拌，转速250rpm，逐滴加入1.5％的3-氨丙基三乙氧基硅烷APTES，反应24h。然后关闭反应，将反应物使用乙醇和去离子水各清洗3遍，然后70℃真空干燥，即制得氨基修饰的二氧化硅纳米磁珠，经测试，其磁响应性为66.9740emu/g。
实施例3
本实施例提供了一种羧基修饰的二氧化硅纳米磁珠的制备方法，包括以下步骤：
在100ml烧杯中量取实施例1的制得的二氧化硅纳米磁珠0.5wt％及1.5％的二乙烯三胺五乙酸DTPAD，分别溶解分散在98wt％的乙醇乙酸溶液(体积比1：1)中，超声10min分散，转移入三口烧瓶中；开启搅拌，转速200rpm，设定温度55℃，反应24h；然后关闭反应，将反应物使用乙醇和去离子水各清洗3遍，然后70℃真空干燥，即制得羧基修饰的二氧化硅纳米磁珠，经测试，其磁响应性为66.6832emu/g。
分别对实施例1-3制得的磁珠产品做耐酸泡性实验，取少量磁珠，以50倍体积的6M的盐酸溶液浸泡5min，然后磁分离，所得溶液均无明显变色，说明采用本申请的技术方案得到的磁珠产品具有优异的耐酸性能。
综上所述，本发明通过磁性离子的引入，使用共沉淀法制备得到磁性增强的初始磁颗粒，然后在溶剂热处理过程中新的金属颗粒以初始颗粒为核进行生长，从而制备得到结构更加致密、具有更强磁性的内核，使得最终的磁珠产品在拥有足够耐酸泡厚度的二氧化硅壳层的同时仍保持足够的磁饱和强度，提高了产品的耐酸性能，通过磁珠表面的进一步功能化，扩大了应用范围。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种二氧化硅纳米磁珠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采用共沉淀法制备第一磁性颗粒，所述第一磁性颗粒包括金属氧化物和/或金属氢氧化物，且金属元素至少包括Fe；
2)采用溶剂热法，在第一磁性颗粒表面原位生长第二磁性颗粒，得到磁性内核；所述第二磁性颗粒包括金属氧化物，且金属元素至少包括Fe；
3)在磁性内核表面包覆二氧化硅层，即制得二氧化硅纳米磁珠；
所述第一磁性颗粒和第二磁性颗粒中铁元素的价态至少包括三价。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一磁性颗粒中，金属元素还包括M，所述M选自Co、Ni、Mn中的一种或多种；Fe与M的摩尔比为1：(0～1)，Fe元素中，三价铁的占比为1.5～70％；
和/或，所述第二磁性颗粒中金属元素还包括M'，所述M'选自Co、Ni、Mn中的一种或多种，Fe与M'的摩尔比为1：(0～0.5)；Fe元素中，三价铁的占比为5～95％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
共沉淀法中的溶剂采用水，所述第一磁性颗粒中的金属元素以其相对应的水溶性金属盐的形式引入；
和/或，共沉淀法中的沉淀剂采用氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种；
和/或，共沉淀反应的温度为40～85℃；
和/或，溶剂热反应的温度为150～300℃；
和/或，溶剂热法中的有机溶剂采用乙二醇、甲醇、乙醇、二乙胺、三乙胺、吡啶、苯、甲苯、二甲苯、1,2-二甲基乙烷、苯酚、氨水、四氯化碳、甲酸、丙酮和乙腈中的一种或多种；所述第二磁性颗粒中的金属元素以其相对应的能溶于有机溶剂的金属盐的形式引入。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，共沉淀反应体系中还加入有改性剂，所述改性剂选自聚乙二醇、油酸、十一烯酸、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚和对乙酰氨基酚中的一种或多种；
和/或，溶剂热反应体系中还加入有稳定剂；
和/或，当溶剂热反应体系中不包含二价金属离子时，步骤2)中，还加入有还原剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述稳定剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素和β-环糊精中的一种或多种；
和/或，所述还原剂选自水合肼，葡萄糖，抗坏血酸、柠檬酸、硼氢化钠、硫代硫酸钠、乙二胺和乙酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述二氧化硅层的制备方法为：将磁性内核、硅源和催化剂于反应介质中反应制得；
和/或，步骤3)中还包括二氧化硅层的表面修饰处理。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述硅源选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、水玻璃和四氯化硅中的一种或多种；
和/或，所述催化剂选自氨水、乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸和硫酸的一种或多种；和/或，所述反应介质选自水、乙醇、甲醇和异丙醇中的一种或多种；
和/或，二氧化硅层的制备在保护气氛下进行。
8.一种由权利要求1-7任一所述的制备方法制得的二氧化硅纳米磁珠。
9.根据权利要求8所述的二氧化硅纳米磁珠，其特征在于：所述二氧化硅纳米磁珠包括磁性内核和二氧化硅包覆层，所述磁性内核的平均粒径为100～300nm；
所述二氧化硅包覆层的厚度为50～400nm；
和/或，所述二氧化硅纳米磁珠的平均粒径为200～500nm；
和/或，所述磁性内核的磁响应性为70～90emu/g；
和/或，所述二氧化硅纳米磁珠的磁响应性为60～80emu/g。
10.一种如权利要求8或9所述的二氧化硅纳米磁珠在蛋白质分离中的应用。
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