[发明专利]一种简便制备Fe3O4纳米团簇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种简便制备Fe₃O₄纳米团簇的方法，属于化学及生物医学领域。

背景技术

磁性Fe₃O₄纳米材料由于具有优良的磁响应性能和生物相容性，容易进行磁操纵，随着纳米材料表面修饰技术的快速发展，它在生物医学领域的应用越来越被广泛关注。而为了保证材料有超顺磁性，粒径一般小于30nm，虽然其比饱和磁化强度大，但由于体积小，在进行外磁场操纵时的磁矩小而可操纵性并不强；同时，由于比表面积大，其磁强度很容易受表面状态和结构的改变而降低，这些都严重限制了其在生物医学领域中的实际应用。增大颗粒的粒径可以增强磁矩，即颗粒与外磁场作用时的磁力，以及颗粒稳定性，但同时也导致了颗粒从超顺磁性向铁磁性的转变，由此引起的剩磁致使粒子不能分散在溶液中，严重降低了生物分离的效率和重复性。由于一定温度下，铁磁性粒子出现超顺磁转变的阈值由有效磁各向异性和玻耳兹曼常数决定而不可改变（Fe₃O₄的阈值为24.8nm），因此，如何在确保超顺磁性和高的比饱和磁化强度的同时，增强磁矩和磁可操纵性、提高稳定性以及保证好的水溶性成为发展真正实用的磁分离技术亟待解决的关键问题。

Fe₃O₄纳米团簇（c-Fe₃O₄）的制备策略为这些问题的解决提供了重要思路。每颗c-Fe₃O₄由许多小的Fe₃O₄纳米单晶（s-Fe₃O₄）组装而成，它仍具有超顺磁性，常温下的比饱和磁化强度高，且磁矩随着粒径的增大而增强，这对于磁性Fe₃O₄纳米材料在生物医学领域的应用具有重要意义。目前合成纳米团簇较为成熟的方法是利用高压釜在高温高压下的反应，多数参考［Deng,H.,X.L.Li,etal.(2005).Monodisperse magnetic single-crystal ferrite microspheres.Angewandte Chemie-International Edition44(18):2782-2785.］，合成粒径在200～800nm，高压釜中反应8～72h得到，该方法对实验仪器设备要求较高，反应时间长且得到的为Fe₃O₄纳米晶体不具备超顺磁性，之后有很多人参考此方法并进行改性，使其得到的大颗Fe₃O₄纳米颗粒呈团簇状并具有超顺磁性，如［Ma,W.-F.,Y.Zhang,et al.(2012).Tailor-Made Magnetic Fe₃O₄@mTiO(2) Microspheres with a Tunable Mesoporous Anatase Shell for Highly Selective and Effective Enrichment of Phosphopeptides.Acs Nano 6(4):3179-3188.］以FeCl₃·6H₂O为铁源，在200℃高温高压下反应16h得到均径280nm，单晶颗粒7-11nm的超顺磁性纳米团簇，但仍要求耐高压设备和长时间的反应。之后［Ge,J.,Y.Hu,etal.(2007).Superparamagnetic magnetite colloidal nanocrystal clusters.Angewandte Chemie-International Edition 46(23):4342-4345.］中报道的在常压下合成的174nm Fe₃O₄纳米晶簇，它是利用FeCl₃为铁源，PAA为体系表面稳定剂，在200℃高温、无水无氧条件下合成的，但该方法必须保证无氧无水的高温反应条件，且对试剂的纯度要求很苛刻，对实验条件和操作要求也很高，重复性较差，因而其推广受到严重限制

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在反应操作复杂、可重复性差、成本昂贵的问题，提供一种简便制备Fe₃O₄纳米团簇的方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。