[发明专利]四氧化三铁纳米颗粒-介孔碳复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种四氧化三铁纳米颗粒‑介孔碳复合物及其制备方法和应用。该方法包括：将有机配体溶液和铁盐溶液注入至DMF水溶液中并不断搅拌得到第一反应液，之后取出部分的第一反应液作为第一起始液；将有机配体溶液和铁盐溶液注入至第一起始液得到第二反应液；之后取出部分的第二反应液作为第二起始液，重复，获得多种反应液；将不同粒径递增的Fe‑MOFs材料作为模板升温，煅烧得Fe₃O₄‑介孔碳复合物。本发明还包括四氧化三铁纳米颗粒‑介孔碳复合物及其制备T2型造影剂或磁弛豫传感器的应用。该方法通过调控尺寸实现Fe₃O₄‑介孔碳复合物弛豫性能调控，满足了实际应用中特定弛豫性能的Fe₃O₄‑介孔碳复合物的需求。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种四氧化三铁纳米颗粒-介孔碳复合物及其制备方法和应用。

背景技术

随着纳米技术的发展，核磁共振分析体系已成为许多研究者的关注热点，基于该体系所开发出的方法在临床诊断、环境监测等领域中显示出抗基质干扰能力强、高灵敏性、高特异性、高通量等优点，同时核磁共振成像具有分辨率高、安全性好、无辐射等特点。在核磁共振成像时，造影剂能够加速质子弛豫，减少扫描时间，提高了图像的对比度，当前的T2型造影剂主要以Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃、铁锰化合物等磁性纳米颗粒为主。质子横向弛豫率(r₂)是衡量磁纳米粒子磁学性能的重要指标，它直接影响到核磁共振分析体系的灵敏度和核磁共振成像、药物运输等应用的效果。Fe₃O₄磁纳米粒子是一种典型的T2型造影剂，且已用于临床应用，但该材料较易呈现亚稳态，使得r₂受限，影响弛豫效果。介孔碳材料具有比表面积大、表面疏水性好、磁学性能优良等优点，受到了人们的广泛关注。目前已有一些研究成功制备了Fe₃O₄-介孔碳复合物，介孔碳的高比表面积和高孔隙率使得材料具有更强的持水力，可为Fe₃O₄磁纳米粒子提供更多的水质子，从而有效提高r₂，因此，Fe₃O₄-介孔碳复合物是一种极具潜力的T2型造影剂。

然而，弛豫性能可调的Fe₃O₄-介孔碳复合物的制备是困难的，这也严重阻碍它在实际中的应用。在药物运输和核磁共振成像等应用中，尤其需要弛豫率高且粒径小而均一的造影剂。纳米材料的粒径必须足够小才能提供高传质速率，但粒径过小又会对材料的弛豫性能产生重要影响，磁性纳米材料的弛豫率与材料的粒径息息相关，纳米尺度内的微小粒径变化(比如几十纳米)可能对纳米材料的弛豫性能产生重要影响，然而Fe₃O₄-介孔碳复合物的尺寸可控制备却仍是一个亟待解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何实现四氧化三铁纳米颗粒-介孔碳复合物的弛豫性能可调。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种四氧化三铁纳米颗粒-介孔碳复合物及其制备方法和应用。

本发明提出一种四氧化三铁纳米颗粒-介孔碳复合物的制备方法，包括以下步骤：

S1、将有机配体溶液和铁盐溶液注入至DMF水溶液中并不断搅拌得到含有Fe-MOFs材料的第一反应液，之后取出部分的所述第一反应液作为第一起始液；

S2、将有机配体溶液和铁盐溶液注入至所述第一起始液并不断搅拌得到含有Fe-MOFs材料的第二反应液；之后取出部分的所述第二反应液作为第二起始液，重复，获得含有不同粒径的Fe-MOFs材料的多种反应液；