[发明专利]一种表面功能化Fe3O4纳米粒子及其制备方法和应用

说明书

技术领域

    本发明涉及一种表面功能化Fe₃O₄纳米粒子及其制备方法和应用，特别是涉及一种用合成的8-氯乙酰氨基喹啉衍生物对四氧化三铁纳米粒子进行表面修饰及其粒径的控制的方法，并应用于Cu²⁺的富集和检测。

背景技术

四氧化三铁纳米粒子由于具有磁性且原料易得、价格低廉而被广泛用作磁记录材料、固定化酶、免疫诊断、靶向药物、催化剂载体、磁性微球和生物探针等。近年来有关磁性四氧化三铁粒子的合成和修饰引起人们的广泛关注。例如在公开号为CN 101554574A的中国专利中，使用氨基硅烷偶联剂对葡萄糖包覆的超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒进行表面修饰，利用四氧化三铁纳米颗粒的高亲水性、水相中稳定分散性，减少网状内皮系统吞噬量，延长血中循环时间，可以方便地与单克隆抗体结合以提高主动靶向性，同时对机体不造成毒副作用，生物相容性好，制备方法简单，在恶性肿瘤早期诊断和靶向性治疗领域具有良好的应用前景。公开号为CN 101139409A的中国专利，公开了一种功能化高分子磁性载体，以高分子化合物包覆四氧化三铁磁性粒子内核组成核壳结构，表面键合有羟基和胺基，通过环氧化和胺基功能化反应成功地对载体进行修饰，可应用于处理含重金属废水、印染废水，效果良好，在废水处理方面有良好的应用前景。公开号为CN 1805086A的中国专利，公开了一种硅烷偶联化磁性四氧化三铁纳米复合材料的制备方法，通过将二价铁盐及三价铁盐溶解于水中，在惰性气体保护下滴加碱溶液至碱性，加热搅拌反应制得纳米四氧化三铁颗粒，然后加入分散溶剂和硅烷偶联试剂，加热搅拌制得硅烷偶联化的磁性四氧化三铁纳米复合材料，并将它们应用于环境持久污染物残留检测技术，该技术检测方法准确，重现性好，材料可回收重复利用，步骤简单易行。四氧化三铁通常采用化学共沉淀法来合成，但是四氧化三铁容易被氧化，因此需对其进行修饰，使之能在空气中稳定存在，且在应用时不受限制。现有的表面修饰方法包括物理吸附，表面沉积，静电相互作用以及范德华力等，这些方法大多都不能使四氧化三铁纳米材料表面具有不同的反应活性官能团，或者虽具有表面反应活性官能团，但和纳米材料表面相互作用较弱，不利于纳米材料进一步的表面修饰和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面功能化Fe₃O₄纳米粒子，是8-氯乙酰基氨基喹啉衍生物表面功能化Fe₃O₄纳米粒子，在Fe₃O₄纳米粒子表面偶联有8-氨乙酰基喹啉衍生物分子，其化学结构式为：

式中：R₂为CH₂；R₃为H、CH₃、CH₂CH₃或SH；n=1-3。

本发明中该纳米粒子具有富集和检测Cu²⁺的能力。

本发明另一目的在于提供一种对Cu²⁺具有富集检测作用的表面功能化Fe₃O₄纳米粒子的制备方法，该方法用化学共价偶联的方法将合成的8-氨基喹啉衍生物分子化学偶联在Fe₃O₄纳米粒子表面，并根据表面分子结构与Cu²⁺间的特异性联系用于富集和检测Cu²⁺。

本发明表面功能化Fe₃O₄纳米粒子通过以下步骤获得：

1、磁性Fe₃O₄纳米粒子的制备

称取FeCl₂·4H₂O 0.2-20 g，FeCl₃·6H₂O 0.54-54 g，按质量比1:2-3放入反应瓶，溶解在50-300 ml蒸馏水中，在氮气保护的条件下用恒压漏斗以1-10 ml/min的速度滴加5.5-100 ml氨水，水浴加热至40-90 ℃，搅拌反应1-6 h，反应完毕，自然冷却20-60 min，依次用蒸馏水，无水乙醇，甲苯分别洗涤3次，真空干燥1-24 h，制得0.696-69.6 g磁性Fe₃O₄纳米粒子；

2、8-氯乙酰基氨基喹啉衍生物的合成