RU2668440C1 - Method for producing magnetite crystals - Google Patents
Method for producing magnetite crystals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668440C1 RU2668440C1 RU2017146341A RU2017146341A RU2668440C1 RU 2668440 C1 RU2668440 C1 RU 2668440C1 RU 2017146341 A RU2017146341 A RU 2017146341A RU 2017146341 A RU2017146341 A RU 2017146341A RU 2668440 C1 RU2668440 C1 RU 2668440C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mol
- crystals
- magnetite
- inert gas
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 70
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 22
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 claims abstract description 21
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims abstract description 21
- BCKXLBQYZLBQEK-KVVVOXFISA-M Sodium oleate Chemical compound [Na+].CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O BCKXLBQYZLBQEK-KVVVOXFISA-M 0.000 claims abstract description 20
- CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N octadecene Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCC=C CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 17
- HOIQWTMREPWSJY-GNOQXXQHSA-K iron(3+);(z)-octadec-9-enoate Chemical compound [Fe+3].CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O HOIQWTMREPWSJY-GNOQXXQHSA-K 0.000 claims abstract description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- MHDVGSVTJDSBDK-UHFFFAOYSA-N dibenzyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1COCC1=CC=CC=C1 MHDVGSVTJDSBDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N n,n-dioctyloctan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCN(CCCCCCCC)CCCCCCCC XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- AQBLLJNPHDIAPN-LNTINUHCSA-K iron(3+);(z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound [Fe+3].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O AQBLLJNPHDIAPN-LNTINUHCSA-K 0.000 claims abstract description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 abstract description 2
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 abstract description 2
- 229940124447 delivery agent Drugs 0.000 abstract description 2
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 abstract description 2
- 230000036031 hyperthermia Effects 0.000 abstract description 2
- PYRZPBDTPRQYKG-UHFFFAOYSA-N cyclopentene-1-carboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CCCC1 PYRZPBDTPRQYKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 18
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 18
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 9
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 8
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SEPILFCAGHHEJN-UHFFFAOYSA-N iron(3+) Chemical compound [Fe+3].[Fe+3] SEPILFCAGHHEJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940049964 oleate Drugs 0.000 description 4
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 4
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- -1 Fatty acid salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002616 MRI contrast agent Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K33/00—Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
- A61K33/24—Heavy metals; Compounds thereof
- A61K33/26—Iron; Compounds thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/001—Preparation for luminescence or biological staining
- A61K49/0063—Preparation for luminescence or biological staining characterised by a special physical or galenical form, e.g. emulsions, microspheres
- A61K49/0069—Preparation for luminescence or biological staining characterised by a special physical or galenical form, e.g. emulsions, microspheres the agent being in a particular physical galenical form
- A61K49/0089—Particulate, powder, adsorbate, bead, sphere
- A61K49/0091—Microparticle, microcapsule, microbubble, microsphere, microbead, i.e. having a size or diameter higher or equal to 1 micrometer
- A61K49/0093—Nanoparticle, nanocapsule, nanobubble, nanosphere, nanobead, i.e. having a size or diameter smaller than 1 micrometer, e.g. polymeric nanoparticle
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
- A61K49/18—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes
- A61K49/1818—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles
- A61K49/1821—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles
- A61K49/1824—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles
- A61K49/1827—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles having a (super)(para)magnetic core, being a solid MRI-active material, e.g. magnetite, or composed of a plurality of MRI-active, organic agents, e.g. Gd-chelates, or nuclei, e.g. Eu3+, encapsulated or entrapped in the core of the coated or functionalised nanoparticle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области неорганической химии и касается способа получения кристаллов магнетита (Fe3O4), которые могут найти применение в качестве контрастных агентов, средств доставки лекарств, при магнитной гипертермии и т.д.The invention relates to the field of inorganic chemistry and relates to a method for producing crystals of magnetite (Fe 3 O 4 ), which may find application as contrast agents, drug delivery agents, in magnetic hyperthermia, etc.
Известен способ получения кристаллов магнетита путем смешения 15 мл высококипящего органического растворителя - октадецена с 2,09 г органического соединения железа (III) - олеата железа (III) и 0,71 мг олеата натрия в круглодонной колбе, прикрепленной к линии Шленка через конденсатор, сушки смеси под вакуумом в течение 30 мин при 120°С, нагрева смеси до 200°С до полного растворения олеата натрия, нагрева смеси в атмосфере инертного газа - аргона до 320°С и охлаждения смеси до комнатной температуры, проводимыми в атмосфере инертного газа, введения в систему смеси гексана и этанола и отделения кристаллов магнетита (Kovalenko М.V. et al. Fatty acid salts as stabilizers in size- and shape-controlled nanocrystal synthesis: The case of inverse spinel iron oxide // Journal of the American Chemical Society, 2007. V. 129, P. 6352-6353). Данный способ имеет такие признаки, совпадающие с существенными признаками заявляемого технического решения, как смешение октадецена с олеатом железа (III) и олеатом натрия, нагрев смеси до 320°С и охлаждение смеси до комнатной температуры, проводимые в атмосфере инертного газа, введение в систему осадителя и отделение кристаллов магнетита.A known method of producing crystals of magnetite by mixing 15 ml of a high boiling organic solvent - octadecene with 2.09 g of an organic compound of iron (III) - iron (III) oleate and 0.71 mg of sodium oleate in a round bottom flask attached to a Schlenk line through a condenser, drying mixture under vacuum for 30 min at 120 ° С, heating the mixture to 200 ° С until complete dissolution of sodium oleate, heating the mixture in an inert gas - argon atmosphere to 320 ° С and cooling the mixture to room temperature, carried out in an inert gas atmosphere, introduction in the system in a mixture of hexane and ethanol and separation of magnetite crystals (Kovalenko M.V. et al. Fatty acid salts as stabilizers in size- and shape-controlled nanocrystal synthesis: The case of inverse spinel iron oxide // Journal of the American Chemical Society, 2007 V. 129, P. 6352-6353). This method has such features that coincide with the essential features of the proposed technical solution, such as mixing octadecene with iron (III) oleate and sodium oleate, heating the mixture to 320 ° C and cooling the mixture to room temperature, carried out in an inert gas atmosphere, introducing a precipitant into the system and the separation of magnetite crystals.
Недостатком этого способа является то, что полученные кристаллы магнетита обладают относительно невысокими магнитными свойствами, что затрудняет проведение с их помощью эффективную МРТ-диагностику и осложняет удаленное манипулирование ими во внешнем магнитном поле.The disadvantage of this method is that the obtained magnetite crystals have relatively low magnetic properties, which makes it difficult to conduct effective MRI diagnostics with their help and complicates their remote manipulation in an external magnetic field.
Известен способ получения кристаллов магнетита путем смешения 32 мл высококипящего органического растворителя - октадецена с органическим соединением железа (III) - олеатом железа (III) и 0,71 мг олеиновой кислоты, нагрева смеси в атмосфере инертного газа - аргона до 295°С со скоростью нагрева 0,88°С/мин и охлаждения смеси до комнатной температуры, проводимыми в атмосфере инертного газа, введения в систему этанола и отделения кристаллов магнетита (Basini, М. et al. Local spin dynamics of iron oxide magnetic nanoparticles dispersed in different solvents with variable size and shape: A 1H NMR study. The Journal of chemical physics, 2017. V. 146, P. 1-10, 034703). Данный способ имеет такие признаки, совпадающие с существенными признаками заявляемого технического решения, как смешение октадецена с олеатом железа (III) и олеиновой кислотой, нагрев смеси в атмосфере инертного газа и охлаждение смеси до комнатной температуры, проводимые в атмосфере инертного газа, введение в систему осадителя и отделение кристаллов магнетита.A known method of producing magnetite crystals by mixing 32 ml of a high boiling organic solvent - octadecene with an organic compound of iron (III) - iron (III) oleate and 0.71 mg of oleic acid, heating the mixture in an inert gas atmosphere of argon to 295 ° C with a heating rate 0.88 ° C / min and cooling the mixture to room temperature in an inert gas atmosphere, introducing ethanol into the system and separating magnetite crystals (Basini, M. et al. Local spin dynamics of iron oxide magnetic nanoparticles dispersed in different solvents with variable size and shape: A 1H NMR study. The Journal of chemical physics, 2 017. V. 146, P. 1-10, 034703). This method has such characteristics that coincide with the essential features of the proposed technical solution, such as mixing octadecene with iron (III) oleate and oleic acid, heating the mixture in an inert gas atmosphere and cooling the mixture to room temperature, carried out in an inert gas atmosphere, introducing a precipitant into the system and the separation of magnetite crystals.
Недостатком данного способа является то, что полученные кристаллы магнетита обладают относительно невысокими магнитными свойствами, что снижает эффективность МРТ-диагностики и осложняет удаленное манипулирование во внешнем магнитном поле.The disadvantage of this method is that the obtained magnetite crystals have relatively low magnetic properties, which reduces the effectiveness of MRI diagnostics and complicates remote manipulation in an external magnetic field.
Наиболее близким к заявляемому является известный способ получения кристаллов магнетита путем смешения 10 мл октадецена с 0,5 г органического соединения железа (III) - олеата железа (III) и 0,1 мл олеиновой кислоты, нагрева смеси до 70°С и ее выдерживания при этой температуре в течение 30 мин, нагрева смеси в атмосфере инертного газа - аргона до 320°С, ее выдерживания при этой температуре в течение 30 мин и охлаждения смеси до комнатной температуры, проводимыми в атмосфере инертного газа, введения в систему изопропанола и отделения кристаллов магнетита (Sharma V.К., Alipour A., Soran-Erdem Z., Aykut Z.G., Demir H.V. Highly monodisperse low-magnetization magnetite nanocubes as simultaneous T1 - T2 MRI contrast agents // Nanoscale, 2011. V. 7, P. 10519-10526 - прототип).Closest to the claimed is a known method for producing magnetite crystals by mixing 10 ml of octadecene with 0.5 g of an organic compound of iron (III) - iron (III) oleate and 0.1 ml of oleic acid, heating the mixture to 70 ° C and keeping it at at this temperature for 30 minutes, heating the mixture in an inert gas-argon atmosphere to 320 ° C, keeping it at this temperature for 30 minutes and cooling the mixture to room temperature in an inert gas atmosphere, introducing isopropanol into the system and separating magnetite crystals (Sharma V.K., Alipour A., Soran-Erdem Z., Aykut ZG, Demir HV Highly monodisperse low-magnetization magnetite nanocubes as simultaneous T1 - T2 MRI contrast agents // Nanoscale, 2011. V. 7, P. 10519 -10526 - prototype).
Известный способ дает возможность получать кристаллы магнетита, имеющие размеры 8-11 нанометров (нм). Его основным недостатком являются относительно невысокие магнитные свойства и параметр r2-релаксивности. Так, намагниченность насыщения составляет 18 Ам2/кг, а значение скорости г2-релаксивности составляет 90 мМ-1*с-1.The known method makes it possible to obtain magnetite crystals having sizes of 8-11 nanometers (nm). Its main disadvantage is the relatively low magnetic properties and the r 2- relaxivity parameter. So, the saturation magnetization is 18 Am 2 / kg, and the value of the r2-relaxation rate is 90 mm -1 * s -1 .
Задача изобретения заключается в разработке способа получения кристаллов магнетита, лишенного вышеуказанных недостатков.The objective of the invention is to develop a method for producing crystals of magnetite, devoid of the above disadvantages.
Технический результат изобретения заключается в улучшении магнитных свойств кристаллов за счет повышения их намагниченности насыщения и увеличения скорости r2-релаксивности.The technical result of the invention is to improve the magnetic properties of crystals by increasing their saturation magnetization and increasing the rate of r 2 relaxation.
Предварительно были проведены эксперименты с различными неполярными высококипящими органическими растворителями, различными органическими соединениями железа (III) и различными методиками получения кристаллов магнетита, которые показали, что указанный технический результат достигается в том случае, когда в известном способе получения кристаллов магнетита путем смешения октадецена с органическим соединением железа (III) и олеиновой кислотой, нагрева смеси до 70°С и ее выдерживания при этой температуре в течение 30 мин, нагрева смеси в атмосфере инертного газа с 70°С до 320°С, ее выдерживания при этой температуре и охлаждения смеси до комнатной температуры в течение 30-120 мин, проводимыми в атмосфере инертного газа, введения в систему изопропанола и отделения кристаллов магнетита, в качестве органического соединения железа (III) используют олеат железа (III) или ацетилацетонат железа (III), в смесь органического соединения железа (III) и олеиновой кислоты добавляют олеат натрия, после отделения кристаллов магнетита их диспергируют в неполярном высококипящем органическом растворителе, выбранном из группы, включающей дибензиловый эфир, октадецен и триоктиламин, в присутствии олеиновой кислоты и олеата натрия, полученную дисперсию нагревают до температуры 290°С - 350°С в атмосфере инертного газа с последующим введением в нагретую дисперсию по каплям раствора олеата железа (III) в неполярном высококипящем органическом растворителе в течение 1-10 ч и охлаждения дисперсии до комнатной температуры в течение 30-120 мин, проводимыми в атмосфере инертного газа, с повторным введением в систему изопропанола и отделением кристаллов магнетита.Previously, experiments were carried out with various non-polar high-boiling organic solvents, various organic compounds of iron (III) and various methods for producing magnetite crystals, which showed that the specified technical result is achieved when, in the known method for producing magnetite crystals by mixing octadecene with an organic compound iron (III) and oleic acid, heating the mixture to 70 ° C and holding it at this temperature for 30 minutes, heating the mixture in atm an inert gas sphere from 70 ° C to 320 ° C, keeping it at this temperature and cooling the mixture to room temperature for 30-120 minutes, carried out in an inert gas atmosphere, introducing isopropanol into the system and separating magnetite crystals as an organic compound of iron (III) iron (III) oleate or iron (III) acetylacetonate are used, sodium oleate is added to the mixture of the organic iron (III) compound and oleic acid, after separation of the magnetite crystals they are dispersed in a non-polar high boiling organic solvent f, selected from the group consisting of dibenzyl ether, octadecene and trioctylamine, in the presence of oleic acid and sodium oleate, the resulting dispersion is heated to a temperature of 290 ° C - 350 ° C in an inert gas atmosphere, followed by the introduction of a solution of iron oleate dropwise into the heated dispersion ( III) in a non-polar high-boiling organic solvent for 1-10 hours and cooling the dispersion to room temperature for 30-120 minutes, carried out in an inert gas atmosphere, with isopropanol reintroduced into the system and the crystals separated netita.
Предлагаемый способ является новым и не описан в патентной и научно-технической литературе.The proposed method is new and is not described in the patent and scientific literature.
В предлагаемом способе в качестве неполярного высококипящего органического растворителя можно использовать растворители, выбранные из группы, включающей дибензиловый эфир, октадецен и триоктиламин. Если на этой стадии синтеза кристаллов магнетита вместо неполярного высококипящего органического растворителя использовать полярный высококипящий органический растворитель, то технический результат изобретения не достигается.In the proposed method, as a non-polar high-boiling organic solvent, solvents selected from the group consisting of dibenzyl ether, octadecene and trioctylamine can be used. If at this stage of the synthesis of magnetite crystals instead of a non-polar high boiling organic solvent, a polar high boiling organic solvent is used, the technical result of the invention is not achieved.
Экспериментально было показано, что в качестве органического соединения железа (III) можно использовать олеат железа (III) или ацетилацетонат железа (III). При этом концентрация органического соединения трехвалентного железа в неполярном высококипящем органическом растворителе может варьироваться и составлять, например, 0,02-0,10 моль/л. Концентрация олеиновой кислоты и олеата натрия в предложенном способе также может варьироваться и составлять, например, 0,02-0,10 моль/л и 0,06-0,20 моль/л, соответственно.It was experimentally shown that iron (III) oleate or iron (III) acetylacetonate can be used as an organic compound of iron (III). In this case, the concentration of the organic compound of ferric iron in a non-polar high-boiling organic solvent can vary and be, for example, 0.02-0.10 mol / L. The concentration of oleic acid and sodium oleate in the proposed method can also vary and be, for example, 0.02-0.10 mol / L and 0.06-0.20 mol / L, respectively.
Оптимальная температура первоначального нагрева смеси органического соединения железа (III), олеиновой кислоты, олеата натрия и октадецена, равная 70°С, и оптимальная продолжительность нагрева вышеуказанной смеси при 70°С, равная 30 мин, были установлены экспериментально. Следует отметить, что проводить вышеуказанные стадии синтеза кристаллов магнетита можно в присутствие воздуха. После проведения вышеуказанных стадий синтеза необходимо в атмосфере инертного газа нагреть реакционную смесь с 70°С до 320°С.При этом скорость нагрева реакционной смеси на каждой стадии синтеза может быть различна и составлять, например, 2-6°С/мин и все стадии синтеза кристаллов магнетита при температурах выше 70°С необходимо проводить в атмосфере любого инертного газа, например, такого, как азот, аргон и т.д. После нагрева смеси до 320°С реакционную смесь необходимо выдержать при данной температуре в течение определенного времени, например, в течение 25-60 мин, при этом данную операцию также необходимо проводить в атмосфере инертного газа. После выдерживания реакционной смеси ее необходимо охладить до комнатной температуры, при этом продолжительность охлаждения реакционной смеси также может быть различной и составлять, например, 30-120 мин. Следует отметить, что стадию охлаждения реакционную смеси также необходимо проводить в атмосфере инертного газа. Если вышеуказанные стадии синтеза проводить не в атмосфере инертного газа, а, например, в присутствия воздуха или хотя бы одну из вышеуказанных стадий синтеза вообще не проводить, то технический результат изобретения не достигается.The optimal temperature of the initial heating of the mixture of the organic compound iron (III), oleic acid, sodium oleate and octadecene, equal to 70 ° C, and the optimal duration of heating of the above mixture at 70 ° C, equal to 30 minutes, were established experimentally. It should be noted that the above stages of the synthesis of magnetite crystals can be carried out in the presence of air. After carrying out the above stages of synthesis, it is necessary to heat the reaction mixture from 70 ° C to 320 ° C in an inert gas atmosphere. Moreover, the heating rate of the reaction mixture at each stage of synthesis can be different and amount to, for example, 2-6 ° C / min and all stages synthesis of magnetite crystals at temperatures above 70 ° C must be carried out in the atmosphere of any inert gas, for example, such as nitrogen, argon, etc. After heating the mixture to 320 ° C, the reaction mixture must be maintained at a given temperature for a certain time, for example, for 25-60 minutes, while this operation must also be carried out in an inert gas atmosphere. After keeping the reaction mixture, it must be cooled to room temperature, while the duration of the cooling of the reaction mixture can also be different and, for example, be 30-120 minutes. It should be noted that the stage of cooling the reaction mixture must also be carried out in an inert gas atmosphere. If the above stages of the synthesis are carried out not in an inert gas atmosphere, but, for example, in the presence of air or at least one of the above stages of the synthesis is not carried out at all, the technical result of the invention is not achieved.
После охлаждения смеси до комнатной температуры в предложенном способе в систему необходимо ввести изопропанол, необходимый для декантации полученных кристаллов магнетита, причем для выполнения этой стадии синтеза атмосфера инертного газа не требуется и ее можно проводить в присутствии воздуха. При этом количество вводимого изопропанола может варьироваться в широких пределах и составлять, например, 200 - 400% от объема реакционной смеси.After the mixture is cooled to room temperature in the proposed method, it is necessary to introduce the isopropanol necessary for decanting the obtained magnetite crystals into the system, moreover, an inert gas atmosphere is not required for this stage of synthesis and it can be carried out in the presence of air. In this case, the amount of isopropanol introduced can vary within wide limits and make up, for example, 200–400% of the volume of the reaction mixture.
После введения изопропанола кристаллы магнетита можно отделять с использованием традиционно применяемых для этих целей методов, например, таких как центрифугирование или магнитная декантация.After the introduction of isopropanol, magnetite crystals can be separated using methods traditionally used for this purpose, such as centrifugation or magnetic decantation.
В предлагаемом способе после отделения кристаллов магнетита их диспергируют в неполярном высококипящем органическом растворителе, выбранном из группы, включающей дибензиловый эфир, октадецен и триоктиламин, в присутствии добавок олеиновой кислоты и олеата натрия. При этом концентрация олеиновой кислоты и олеата натрия в неполярном высококипящем органическом растворителе может составлять, например, 0,02-0,10 моль/л и 0,06-0,30 моль/л, соответственно.In the proposed method, after separation of the magnetite crystals, they are dispersed in a non-polar high boiling organic solvent selected from the group consisting of dibenzyl ether, octadecene and trioctylamine in the presence of additives of oleic acid and sodium oleate. In this case, the concentration of oleic acid and sodium oleate in a non-polar high boiling organic solvent can be, for example, 0.02-0.10 mol / L and 0.06-0.30 mol / L, respectively.
На второй стадии синтеза исходная концентрация дисперсии ранее полученных кристаллов магнетита в смеси неполярного высококипящего органического растворителя, олеиновой кислоты и олеата натрия также может варьироваться и составлять, например, 3,20-15,50 г/л. В предложенном способе после диспергирования кристаллов магнетита полученную дисперсию нагревают до температуры 290°-350°С в атмосфере любого инертного газа. Затем в атмосфере инертного газа в нагретую дисперсию по каплям вводят раствор олеата железа (III) в неполярном высококипящем органическом растворителе в течение 1-10 ч. При этом концентрация раствора олеата железа (III) в вышеуказанной смеси может варьироваться и составлять, например, 0,04-0,50 моль/л. Если в предлагаемом способе любую из вышеуказанных стадий синтеза кристаллов магнетита не проводить, или их проводить в других условиях, например, вводить олеат железа (III) не по каплям в течение 1-10 ч, а в один прием, то предлагаемый способ утрачивает работоспособность.In the second stage of the synthesis, the initial concentration of the dispersion of the previously obtained magnetite crystals in a mixture of a non-polar high-boiling organic solvent, oleic acid and sodium oleate can also vary and make up, for example, 3.20-15.50 g / l. In the proposed method, after dispersing the crystals of magnetite, the resulting dispersion is heated to a temperature of 290 ° -350 ° C in an atmosphere of any inert gas. Then, in an inert gas atmosphere, a solution of iron (III) oleate in a non-polar high-boiling organic solvent is introduced dropwise into the heated dispersion for 1-10 hours. In this case, the concentration of the solution of iron (III) oleate in the above mixture can vary, for example, 0, 04-0.50 mol / L. If in the proposed method any of the above stages of the synthesis of magnetite crystals is not carried out, or they are carried out under other conditions, for example, iron (III) oleate is introduced not dropwise over 1-10 hours, but in one step, then the proposed method loses its working capacity.
В предлагаемом техническом решении после охлаждения смеси до комнатной температуры, например, в течение 30-120 мин в систему повторно вводят изопропанол, необходимый для декантации полученных кристаллов магнетита, причем для выполнения этой стадии синтеза атмосфера инертного газа не требуется и ее можно проводить в присутствии воздуха. При этом количество повторно вводимого изопропанола также может варьироваться в широких пределах и составлять, например, 200-400% от объема реакционной смеси. Затем увеличившие свой размер в процессе второй стадии синтеза кристаллы магнетита отделяют с использованием традиционно применяемых для этих целей методов, например, таких как центрифугирование или магнитная декантация. Массу полученных кристаллов магнетита определяют гравиметрически.In the proposed technical solution, after cooling the mixture to room temperature, for example, for 30-120 minutes, the isopropanol necessary for decanting the obtained magnetite crystals is reintroduced into the system, moreover, an inert gas atmosphere is not required for this stage of synthesis and it can be carried out in the presence of air . The amount of re-introduced isopropanol can also vary within wide limits and make up, for example, 200-400% of the volume of the reaction mixture. Then, the magnetite crystals that have increased in size during the second stage of synthesis are separated using methods traditionally used for these purposes, such as centrifugation or magnetic decantation. The mass of the obtained magnetite crystals is determined gravimetrically.
Полученные кристаллы магнетита можно хранить как на воздухе, так и при пониженной температуре в холодильнике в герметичной стеклянной посуде без ухудшения свойств в течение длительного времени, например, в течение 1 года.The obtained magnetite crystals can be stored both in air and at a reduced temperature in a refrigerator in sealed glassware without deterioration for a long time, for example, for 1 year.
Размер, морфология и распределение по размерам кубических кристаллов магнетита были исследованы с помощью просвечивающей электронной микроскопии с использованием программы ImageG. Магнитные свойства полученных кристаллов были исследованы на приборе Вибромагнетометр VSM-250. Структура полученных кристаллов была исследована на дифратометре SmartLab Rigaku. Я2-релаксация полученных кристаллов была исследована на приборе ClinScan.The size, morphology, and size distribution of cubic magnetite crystals were investigated by transmission electron microscopy using the ImageG program. The magnetic properties of the obtained crystals were investigated using a VSM-250 vibromagnetometer. The structure of the obtained crystals was studied on a SmartLab Rigaku diffractometer. The H2 relaxation of the obtained crystals was studied on a ClinScan instrument.
Преимущества предлагаемого способа иллюстрируют следующие примеры.The advantages of the proposed method are illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
В трехгорлую колбу, помещенную в масляную баню и снабженную обратным холодильником, высокотемпературным термометром и системой подачи инертного газа, при комнатной температуре вводят 20,0 мл октадецена, 1,800 г олеата железа (III), 0,570 г олеиновой кислоты и 1,220 г олеата натрия. Затем включают нагрев масляной бани, содержимое колбы нагревают до 70°С со скоростью 6°С/мин и выдерживают при этой температуре в течение 30 мин. После чего в колбу подают ток азота, после дегазации содержимого колбы ее нагревают с 70°С до 320°С со скоростью 2°С/мин с постепенным увеличением мощности плитки. Колбу выдерживают при 320°С в течение 25 мин, затем извлекают из масляной бани и содержимое колбы оставляют остывать до комнатной температуры, проводя эти стадии синтеза в атмосфере азота. Через 30 мин содержимое колбы выливают в химический стакан, содержащий 80,0 мл изопропанола, после чего содержимое стакана перемешивают. Выпавший в осадок кристаллы магнетита отделяют магнитной декантацией, затем их переносят в химический стакан, содержащий 10,0 мл триоктиламина, 0,284 г олеиновой кислоты и 0,912 г олеата натрия, и диспергируют путем перемешивания. Полученную дисперсию переносят в ранее использованную трехгорлую колбу. Содержимое колбы продувают азотом, колбу помещают в масляную баню и нагревают до 350°С со скоростью 2°С/мин, после чего туда в атмосфере азота по каплям вводят раствор 18,000 г олеата железа (III) в 22,0 мл триоктиламина в течение 10 ч. Затем колбу извлекают из масляной бани и охлаждают до комнатной температуры, проводя эти стадии синтеза в атмосфере азота. После чего содержимое колбы переносят в химический стакан, содержащий 200,0 мл изопропанола. Выпавший магнетит отделяют от остальных компонентов реакционной смеси методом магнитной декантации, затем сушат до постоянной массы. Получают 1,701 г кристаллов магнетита.20.0 ml of octadecene, 1.800 g of iron (III) oleate, 0.570 g of oleic acid and 1.220 g of sodium oleate are introduced into a three-necked flask, placed in an oil bath and equipped with a reflux condenser, high-temperature thermometer and inert gas supply system. Then include heating the oil bath, the contents of the flask are heated to 70 ° C at a rate of 6 ° C / min and kept at this temperature for 30 minutes After that, a nitrogen stream is supplied to the flask, after the contents of the flask are degassed, it is heated from 70 ° C to 320 ° C at a speed of 2 ° C / min with a gradual increase in the tile power. The flask was kept at 320 ° C for 25 min, then removed from the oil bath and the contents of the flask were allowed to cool to room temperature, conducting these synthesis steps in a nitrogen atmosphere. After 30 minutes, the contents of the flask were poured into a beaker containing 80.0 ml of isopropanol, after which the contents of the beaker were mixed. The precipitated magnetite crystals are separated by magnetic decantation, then they are transferred into a beaker containing 10.0 ml of trioctylamine, 0.284 g of oleic acid and 0.912 g of sodium oleate, and dispersed by stirring. The resulting dispersion is transferred to a previously used three-necked flask. The contents of the flask were purged with nitrogen, the flask was placed in an oil bath and heated to 350 ° C at a rate of 2 ° C / min, after which a solution of 18,000 g of iron (III) oleate in 22.0 ml of trioctylamine was dropwise added thereto over 10 h. Then the flask is removed from the oil bath and cooled to room temperature, carrying out these stages of synthesis in a nitrogen atmosphere. Then the contents of the flask are transferred into a beaker containing 200.0 ml of isopropanol. The precipitated magnetite is separated from the remaining components of the reaction mixture by magnetic decantation, then dried to constant weight. 1.701 g of magnetite crystals are obtained.
Методом просвечивающей электронной микроскопии было показано, что полученные кристаллы магнетита имеют кубическую форму со стороной 25 нм. С помощью прибора Вибромагнетометр VSM-250 было показано, что у полученных кристаллов намагниченность насыщения равна 78 А*м2/кг. С помощью дифрактометра Rigaku Smartlab было выявлено, что положение рентгеновских рефлексов полученных кристаллов, соответствуют справочным значениям рефлексов магнетита. Скорость r2-релаксивности полученных кристаллов магнетита, определенная методом МРТ-томографии, составляет 310 мМ-1*c-1.Using transmission electron microscopy, it was shown that the obtained magnetite crystals have a cubic shape with a side of 25 nm. Using a VSM-250 vibromagnetometer, it was shown that the saturation magnetization of the obtained crystals was 78 A * m 2 / kg. Using a Rigaku Smartlab diffractometer, it was found that the position of the X-ray reflections of the obtained crystals correspond to reference values of magnetite reflexes. The r 2 relaxation rate of the obtained magnetite crystals, determined by MRI, is 310 mM -1 * s -1 .
Полученные кристаллы магнетита при хранении на воздухе сохраняют свои свойства в течение, по крайней мере, 1 года.The obtained crystals of magnetite, when stored in air, retain their properties for at least 1 year.
Пример 2.Example 2
В трехгорлую колбу, помещенную в масляную баню и снабженную обратным холодильником, высокотемпературным термометром и системой подачи инертного газа, при комнатной температуре вводят 15,0 мл октадецена, 0,900 г олеата железа (III), 0,280 г олеиновой кислоты и 0,610 г олеата натрия. Затем включают нагрев масляной бани, содержимое колбы нагревают до 70°С со скоростью 5°С/мин и выдерживают при этой температуре в течение 30 мин. После чего в колбу подают ток аргона и после дегазации содержимого колбы ее нагревают с 70°С до 320°С со скоростью 5°С/мин, затем содержимое колбы выдерживают при 320°С в течение 30 мин, после чего колбу извлекают из масляной бани и оставляют остывать до комнатной температуры в атмосфере аргона. Через 60 мин содержимое колбы выливают в химический стакан, содержащий 30 мл изопропанола, после чего содержимое стакана перемешивают. Выпавшие в осадок кристаллы магнетита отделяют магнитной декантацией, затем их переносят в химический стакан, содержащий 8,0 мл октадецена, 0,057 г олеиновой кислоты и 0,180 г олеата натрия, и диспергируют путем перемешивания. Полученную дисперсию переносят в ранее использованную трехгорлую колбу. Содержимое колбы продувают аргоном, колбу помещают в масляную баню и нагревают со скоростью 5°С/мин до 318°С, после чего туда в атмосфере аргона по каплям вводят раствор 9,00 г олеата железа (III) в 18 мл октадецена в течение 5 ч. Затем колбу извлекают из масляной бани и охлаждают до комнатной температуры, проводя эти стадии синтеза в атмосфере аргона. После этого содержимое колбы переносят в химический стакан, содержащий 110 мл изопропанола. Выпавший магнетит отделяют от остальных компонентов реакционной смеси методом магнитной декантации, затем сушат до постоянной массы. Получают 0,851 г кристаллов магнетита.15.0 ml of octadecene, 0.900 g of iron (III) oleate, 0.280 g of oleic acid and 0.610 g of sodium oleate are introduced into a three-necked flask, placed in an oil bath and equipped with a reflux condenser, high-temperature thermometer and inert gas supply system. Then include heating the oil bath, the contents of the flask are heated to 70 ° C at a speed of 5 ° C / min and kept at this temperature for 30 minutes After that, argon current is supplied to the flask and after degassing the contents of the flask, it is heated from 70 ° C to 320 ° C at a speed of 5 ° C / min, then the contents of the flask are kept at 320 ° C for 30 minutes, after which the flask is removed from the oil bath and left to cool to room temperature in an argon atmosphere. After 60 minutes, the contents of the flask were poured into a beaker containing 30 ml of isopropanol, after which the contents of the beaker were mixed. The precipitated crystals of magnetite are separated by magnetic decantation, then they are transferred into a beaker containing 8.0 ml of octadecene, 0.057 g of oleic acid and 0.180 g of sodium oleate, and dispersed by stirring. The resulting dispersion is transferred to a previously used three-necked flask. The contents of the flask are purged with argon, the flask is placed in an oil bath and heated at a rate of 5 ° C / min to 318 ° C, after which a solution of 9.00 g of iron (III) oleate in 18 ml of octadecene is added dropwise thereto over 5 h. Then the flask is removed from the oil bath and cooled to room temperature, carrying out these stages of synthesis in an argon atmosphere. After that, the contents of the flask are transferred into a beaker containing 110 ml of isopropanol. The precipitated magnetite is separated from the remaining components of the reaction mixture by magnetic decantation, then dried to constant weight. 0.851 g of magnetite crystals are obtained.
Методом просвечивающей электронной микроскопии было показано, что полученные кристаллы магнетита имеют кубическую форму со стороной 23 нм. С помощью прибора Вибромагнетометр VSM-250 было показано, что у полученных кристаллов намагниченность насыщения равна 73 А*м2/кг. С помощью дифрактометра Rigaku Smartlab было показано, что положение рентгеновских рефлексов полученных кристаллов, соответствуют справочным значениям рефлексов магнетита. Значение скорости г2-релаксивности полученных кристаллов магнетита, определенное методом МРТ-томографии, составляет 293 мМ-1*с-1.Using transmission electron microscopy, it was shown that the obtained magnetite crystals have a cubic shape with a side of 23 nm. Using a VSM-250 vibromagnetometer, it was shown that the saturation magnetization of the obtained crystals is 73 A * m 2 / kg. Using a Rigaku Smartlab diffractometer, it was shown that the position of the X-ray reflections of the obtained crystals correspond to reference values of magnetite reflexes. The value of the r2-relaxivity rate of the obtained magnetite crystals, determined by MRI, is 293 mM -1 * s -1 .
Полученные кристаллы магнетита при хранении на воздухе сохраняют свои свойства в течение, по крайней мере, 1 года.The obtained crystals of magnetite, when stored in air, retain their properties for at least 1 year.
Пример 3.Example 3
В трехгорлую колбу, помещенную в масляную баню и снабженную обратным холодильником, высокотемпературным термометром и системой подачи инертного газа, при комнатной температуре вводят 25,0 мл октадецена, 0,177 г ацетилацетоната железа (III), 0,142 г олеиновой кислоты и 0,456 г олеата натрия. Затем включают нагрев масляной бани, содержимое колбы нагревают до 70°С со скоростью 2°С/мин и выдерживают при этой температуре в течение 30 мин. После чего в колбу подают ток аргона и после дегазации содержимого колбы ее нагревают с 70°С до 320°С со скоростью 4°С/мин, затем колбу выдерживают при 320°С в течение 60 мин, после чего колбу извлекают из масляной бани и содержимое колбы оставляют остывать до комнатной температуры, проводя эти стадии синтеза в атмосфере аргона. Через 120 мин содержимое колбы выливают в химический стакан, содержащий 75,0 мл изопропанола, после чего содержимое стакана перемешивают. Выпавшие в осадок кристаллов магнетита отделяют магнитной декантацией, затем их переносят в химический стакан, содержащий 12,0 мл дибензилового эфира, 0,068 г олеиновой кислоты и 0,219 г олеата натрия, и диспергируют путем перемешивания. Полученную дисперсию переносят в ранее использованную трехгорлую колбу. Содержимое колбы продувают аргоном, колбу помещают в масляную баню и нагревают до 290°С со скоростью 6°С/мин. После чего туда в атмосфере аргона по каплям подают раствор 1,368 г олеата железа (III) в 38,0 мл дибензилового эфира в течение 1 ч, затем колбу извлекают из масляной бани и охлаждают до комнатной температуры, проводя эти стадии синтеза в атмосфере аргона, и содержимое колбы переносят в химический стакан, содержащий 100,0 мл изопропанола. Выпавший магнетит отделяют от остальных компонентов реакционной смеси методом магнитной декантации, затем сушат до постоянной массы. Получают 0,155 г кристаллов магнетита.25.0 ml of octadecene, 0.177 g of iron (III) acetylacetonate, 0.142 g of oleic acid and 0.456 g of sodium oleate are introduced into a three-necked flask, placed in an oil bath and equipped with a reflux condenser, a high-temperature thermometer and an inert gas supply system. Then include heating the oil bath, the contents of the flask are heated to 70 ° C at a rate of 2 ° C / min and kept at this temperature for 30 minutes After that, an argon current is supplied to the flask and after degassing the contents of the flask it is heated from 70 ° C to 320 ° C at a speed of 4 ° C / min, then the flask is kept at 320 ° C for 60 minutes, after which the flask is removed from the oil bath and the contents of the flask were allowed to cool to room temperature, carrying out these stages of synthesis in an argon atmosphere. After 120 minutes, the contents of the flask were poured into a beaker containing 75.0 ml of isopropanol, after which the contents of the beaker were mixed. The precipitated crystals of magnetite are separated by magnetic decantation, then they are transferred to a beaker containing 12.0 ml of dibenzyl ether, 0.068 g of oleic acid and 0.219 g of sodium oleate, and dispersed by stirring. The resulting dispersion is transferred to a previously used three-necked flask. The contents of the flask are purged with argon, the flask is placed in an oil bath and heated to 290 ° C at a rate of 6 ° C / min. After that, a solution of 1.368 g of iron (III) oleate in 38.0 ml of dibenzyl ether is added dropwise thereto in an argon atmosphere for 1 h, then the flask is removed from the oil bath and cooled to room temperature, performing these synthesis steps in an argon atmosphere, and the contents of the flask are transferred to a beaker containing 100.0 ml of isopropanol. The precipitated magnetite is separated from the remaining components of the reaction mixture by magnetic decantation, then dried to constant weight. 0.155 g of magnetite crystals are obtained.
Методом просвечивающей электронной микроскопии было показано, что полученные кристаллы магнетита имеют кубическую форму со стороной 27 нм. С помощью прибора Вибромагнетометр VSM-250 было показано, что у полученных кристаллов намагниченность насыщения равна 88 Ам2/кг. С помощью дифрактометра Rigaku Smartlab было показано, что положение рентгеновских рефлексов полученных кристаллов, соответствуют справочным значениям рефлексов магнетита. Скорость r2-релаксивности полученных кристаллов магнетита, определенная методом МРТ-томографии, составляет 332 мМ-1*с-1.Using transmission electron microscopy, it was shown that the obtained magnetite crystals have a cubic shape with a side of 27 nm. Using a VSM-250 vibromagnetometer, it was shown that the saturation magnetization of the obtained crystals is 88 Am 2 / kg. Using a Rigaku Smartlab diffractometer, it was shown that the position of the X-ray reflections of the obtained crystals correspond to reference values of magnetite reflexes. The r 2 relaxation rate of the obtained magnetite crystals, determined by MRI, is 332 mM -1 * s -1 .
Полученные кристаллы магнетита при хранении на воздухе сохраняют свои свойства в течение 1 года.The obtained crystals of magnetite during storage in air retain their properties for 1 year.
Таким образом, из приведенных примеров видно, что предложенный способ по сравнению с прототипом действительно улучшает магнитные свойства кристаллов магнетита, повышая значение их магнитного насыщения в 5,50 раз и увеличивая в 3,73 раза значение скорости их r2-релаксивности.Thus, from the above examples it is seen that the proposed method in comparison with the prototype really improves the magnetic properties of magnetite crystals, increasing the value of their magnetic saturation by 5.50 times and increasing by 3.73 times the value of their r 2 relaxation rate.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146341A RU2668440C1 (en) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Method for producing magnetite crystals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146341A RU2668440C1 (en) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Method for producing magnetite crystals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2668440C1 true RU2668440C1 (en) | 2018-10-01 |
Family
ID=63798144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146341A RU2668440C1 (en) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Method for producing magnetite crystals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2668440C1 (en) |
-
2017
- 2017-12-27 RU RU2017146341A patent/RU2668440C1/en active
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| BASINI M et al, Local spin dynamics of iron oxide magnetic nanoparticles dispersed in different solvents with variable size and shape: A 1 H NMR study,"The Journal of Chemical Physics", 2017 Jan. 21, 146(3): 034703 * |
| KOVALENKO M.V. et al, Fatty acid salts as stabilizers in size- and shape-controlled nanocrystal synthesis: the case of inverse spinel iron oxide, "Journal of the American Chemical Society", 2007, 129(20), 6352-3. * |
| Kowler E. Eye movements: The past 25 years. Vision research. 2011;51(13):1457-1483. * |
| V. K. SHARMA et al, Highly monodisperse low-magnetization magnetite nanocubes as simultaneous T 1 -T 2 MRI contrast agents, "Nanoscale", 2015, 7, 10519-10526. * |
| V. K. SHARMA et al, Highly monodisperse low-magnetization magnetite nanocubes as simultaneous T 1 -T 2 MRI contrast agents, "Nanoscale", 2015, 7, 10519-10526. BASINI M et al, Local spin dynamics of iron oxide magnetic nanoparticles dispersed in different solvents with variable size and shape: A 1 H NMR study,"The Journal of Chemical Physics", 2017 Jan. 21, 146(3): 034703. KOVALENKO M.V. et al, Fatty acid salts as stabilizers in size- and shape-controlled nanocrystal synthesis: the case of inverse spinel iron oxide, "Journal of the American Chemical Society", 2007, 129(20), 6352-3. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Karimzadeh et al. | Development of a facile and effective electrochemical strategy for preparation of iron oxides (Fe3O4 and γ-Fe2O3) nanoparticles from aqueous and ethanol mediums and in situ PVC coating of Fe3O4 superparamagnetic nanoparticles for biomedical applications | |
| TWI767050B (en) | MnAl ALLOY, PARTICLES THEREOF, AND METHOD FOR PRODUCTION | |
| CN111979581B (en) | MnBi2Te4Method for producing bulk single crystal | |
| Zhang et al. | Porous Fe3O4 and gamma-Fe2O3 foams synthesized in air by sol-gel autocombustion | |
| Balakrishnan et al. | Sub-nanometer scale size-control of iron oxide nanoparticles with drying time of iron oleate | |
| Yuan et al. | Fabrication of superparamagnetic Fe3O4 hollow microspheres with a high saturation magnetization | |
| Ahmad et al. | Effect of PVP as a capping agent in single reaction synthesis of nanocomposite soft/hard ferrite nanoparticles | |
| Jatupaiboon et al. | A facile microemulsion template route for producing hollow silica nanospheres as imaging agents and drug nanocarriers | |
| Zhang et al. | Preparation and magnetic properties of γ-Fe 2 O 3@ SiO 2 core shell ellipsoids with different aspect ratios | |
| Liu et al. | Synthesis and magnetic properties of shuriken-like nickel nanoparticles | |
| Pineux et al. | Biotechnological promises of Fe-filled CNTs for cell shepherding and magnetic fluid hyperthermia applications | |
| RU2668440C1 (en) | Method for producing magnetite crystals | |
| Sun et al. | γ-Fe2O3/La-MOFs@ SiO2 for magnetic resonance/fluorescence dual mode imaging and pH-drug delivery | |
| RU2656667C1 (en) | Method for producing modified crystals of magnetite | |
| CN108425080B (en) | Elemental amorphous palladium and its preparation method and use | |
| Bastakoti et al. | Synthesis of porous iron oxide microspheres by a double hydrophilic block copolymer | |
| Krishnan et al. | Luminescence and magnetic properties of novel nanoparticle-sheathed 3D Micro-Architectures of Fe0. 5R0. 5 (MoO4) 1.5: Ln3+ (R= Gd3+, La3+),(Ln= Eu, Tb, Dy) for bifunctional application | |
| Yunas et al. | Comparative Study of the Calcium Ferrite Nanoparticles (CaFe2O 4-NPs) Synthesis Process | |
| Choi et al. | Ultra‐small, Uniform, and Single bcc‐Phased FexCo1‐x/Graphitic Shell Nanocrystals for T1 Magnetic Resonance Imaging Contrast Agents | |
| Ali et al. | Chemically synthesizing PrCo5 single-crystal particles to fabricate high-performance anisotropic nanomagnets | |
| Zhang et al. | Molecular architecture control in synthesis of spherical Ln-containing nanoparticles | |
| Chen et al. | Direct one-pot synthesis of L1 0–FePtAg nanoparticles with uniform and very small particle sizes | |
| Semenova et al. | Micro-and nanostructures of RCoCuFeZr heterogeneous alloys with high temperature stability | |
| Cheng et al. | A facile one-pot method to synthesize ultrasmall core-shell superparamagnetic and upconversion nanoparticles | |
| RU2738118C1 (en) | Method of producing modified gadolinium-doped magnetite nanoparticles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190408 Effective date: 20190408 |