[发明专利]一维四氧化三铁磁性纳米链及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米技术领域的材料及制备方法，具体是一种环交联型聚磷腈包裹的一维四氧化三铁磁性纳米链及其制备方法。

背景技术

近年来，零位纳米材料通过多级组装成为一维或二维纳米结构，从而赋予一维或者二维纳米材料非常独特的光，电和磁学性能，这种规整有序组装技术正成为科学研究和应用的前沿热点。在其中，将零维的磁性纳米材料组装成为一维磁性纳米结构材料，更是引起了广泛的关注。到目前为止，科研人员开出两种策略来制备一维磁性纳米材料：一种是模板法，即通过制备好的一维模板，然后过逐层包裹或者原位生成的方法将超顺磁纳米粒子负载在一维纳米材料上。

经过对现有技术的检索发现，Xiaoyan Zhang，Xiaobin Huang and Xiaozhen Tang.“Afacile route to synthesis of magnetic phosphazene-containing polymer nanotubes at roomtemperature”(“一种简便的，室温下制备一维磁性磷腈聚合物的路线”)journal of materialschemistry(材料化学).2009，19，3281-3285)采用原位模板的方法，将磁性四氧化三铁纳米粒子原位还原到预先制备好的一维的聚磷腈管上，但是这些纳米粒子在使用过程中，容易从未作任何包裹的管上脱落，影响材料的长期使用稳定性。

进一步检索发现，Korth BD，Keng P，Shim I，Bowles SE，Tang C，Kowalewski T，NebesnyKW，and Pyun J“Polymer-coated ferromagnetic colloids from well-defined macromolecularsurfactants and assembly into nanoparticle chains”(“将高分子表面活性剂作配体的铁磁性胶体组装成为纳米链”).Journal of the American Chemical Society.128：6562-6563，采用端基功能化的高分子作为配体，采用高温热分解钴前体，从而得到一维的铁磁性钴纳米链。

尽管，这些方法在制备一维磁性纳米材料上取得了成功，但是上述技术的缺点在于其环境稳定性差，通过逐层包裹的方法制备一维材料时，如果不能包裹好，这些纳米粒子容易脱落。其次，高分子表面配体的本身性质，会影响一维纳米磁性材料在不同溶剂内的分散稳定性。同时这些配体高分子在某些良溶剂环境下容易溶解、脱落，从而导致一维纳米结构的破坏。如果用交联的高分子来做配体，那么整个制备过程是比较复杂，毒性大且花费较高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种一维四氧化三铁磁性纳米链及其制备方法，以高磁性的四氧化三铁纳米晶簇为核，一锅法实现在其外部包裹上环交联结构的聚磷腈(PZS)。本发明制备得到的一维磁性纳米材料在水和乙醇，丙酮，四氢呋喃等极性溶剂中有很好的分散稳定性，便于后期的表面修饰和应用。同时与零维的四氧化三铁纳米晶簇相比，这种一维磁性纳米材料显示出很高的T₂弛豫率，具有很好的磁分离，磁共振成像MRI等生物应用价值。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种一维四氧化三铁磁性纳米链，其物理形态为核壳型一维纳米链结构，包括：以头尾连接的四氧化三铁纳米晶簇所组成的纳米链内核，以及包裹在内核外部的交联的聚磷腈组成的外壳，四氧化三铁纳米晶簇和聚磷腈的质量比为100∶3-200。

所述的四氧化三铁是典型的无机晶体，与四氧化三铁标准衍射卡19-0629相一致，其直径分别为194.9nm和262.1nm，

所述的外壳的厚度在5nm-200nm，其组成物质聚磷腈的结构式如下：

其中：

所述的一维四氧化三铁磁性纳米链可以均匀分散在水，乙醇，四氢呋喃，DMF等极性溶剂中。这些一维材料有一个很大的优势在于可干燥保存后，仍可重新均匀分散在上述提到的极性溶液中。

本发明涉及上述一维四氧化三铁磁性纳米链及其制备方法，将四氧化三铁纳米晶簇置于无水乙醇和四氢呋喃混合溶液内并进行超声分散，然后依次加入六氯环三聚磷腈和4，4′-二羟基二苯砜并进一步超声分散，最后加入三乙胺，经过室温反应后制备得到环交联型聚磷腈包裹的一维四氧化三铁磁性纳米链，具体步骤如下：