[发明专利]一种核壳结构的空心磁性微球及其制备方法

说明书

本发明涉及一种核壳结构空心磁性微球，其核为纳米四氧化三铁，壳为纳米二氧化硅，在碱溶液通过水热处理法制得的核壳结构的纳米空心微球；本发明提供该核壳结构的空心磁性微球的制备方法。本发明的一种核壳结构空心磁性微球，因壳为纳米二氧化硅，具有密度小，亲水性和生物相容性好特点，便于分离与提纯；本发明所用原料易得，制备方法与工艺简单，这种核壳结构空心磁性微球，在生物医学、细胞学、污水处理、有机合成等应用价值，具有潜在的市场前景。

技术领域

本发明涉及一种纳米微球的制备方法，尤其涉及到一种核壳结构的空心磁性微球及其制备方法，属于精细化工技术领域。

技术背景

磁性高分子微球是指通过适当的方法使高分子微球与磁性粒子结合起来的复合材料。作为一种新型高分子功能材料，磁性高分子微球不仅具有高分子微粒的特性，还可在外加磁场下方便的分离，因而具有广泛的用途。目前，磁性高分子微球已广泛应用于磁性复合材料、生物医学、细胞学、水处理、有机合成等领域。

现有技术合成磁性高分子微球的方法主要有高分子包埋法、化学转化法和单体聚合法。化学转化法合成的磁性微球性能较好，但是它的制造工艺繁琐，造成生产成本高，售价昂贵，因而限制了它的应用。单体聚合法与高分子包埋法相比，合成的磁性高分子微球性能较好，同时它的制造工艺简单，成本低，是目前合成磁性高分子微球最普遍适用的方法。而单体聚合法主要包括乳液聚合、分散聚合、种子聚合、悬浮聚合和微悬浮聚合等方法，其中乳液聚合是目前应用较多的一种制备磁性高分子微球的方法。

美国专利号USP 4774265中报道了以原位法来制备磁性高分子微球，并用该方法开发了系列商品化产品Dynabeads。该方法首先制得单分散的致密或多孔聚合物微球，此微球根据不同的需要含有可与铁盐形成配位键或离子键的基团(如各种含N基团、环氧基、-OH、-COOH、-SO3H等)，随后可根据聚合物微球所具有的不同功能基以不同的方法来制备磁性高分子微球。

公开的文献中关于空心磁性微球的报道较少，由于空心磁性微球更易于在磁场下方便分离，在生物医学、细胞学、水处理、有机合成等领域的应用价值较大。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种核壳结构的空心磁性微球及其制备方法。

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提出一种核壳结构的空心磁性微球，其特征在于：所述的核壳结构空心磁性微球，以纳米四氧化三铁为核、纳米二氧化硅为壳。

本发明的一种核壳结构的空心磁性微球，其制备方法如下：

a)核壳结构纳米磁性微球的制备：将1份纳米四氧化三铁加入到50份0.05～0.1mol HCl溶液中，超声波处理20～60min，过滤，用去离子水洗涤纳米磁性四氧化三铁直到无氯离子为止；在制得的纳米磁性四氧化三铁中，加入100份乙醇、5～20份去离子水、0.5～2.0份30％氨水、0.5～5份硅酯或硅偶联剂，在25～35℃搅拌下反应1～6h；将0.5～5份硅酯或硅烷偶联剂1～2份均匀混合后，加入上述处理好的纳米四氧化三铁，搅拌1～6h；过滤，用去离子水洗涤改性的纳米磁性四氧化三铁，然后在50℃下真空干燥24h，得核壳结构二氧化硅改性纳米四氧化三铁；

b)纳米磁性微球的水热处理：将5～20份核壳结构二氧化硅改性纳米四氧化三铁加入至100份0.03～0.3mol/L碱溶液中分散均匀，然后转移到水热釜中，在100～200℃温度下水热反应24h，产物出釜后，离心过滤，用去离子水洗涤，干燥，即制得一种核壳结构的空心磁性微球。

所述的纳米四氧化三铁为球形纳米四氧化三铁或棒状四氧化三铁，粒径为10～60nm，由共沉淀法、高温分解法、微乳液法、氧化法、球磨法制备；进一步地，优选由沉淀法、微乳液法制备的纳米四氧化三铁。