[发明专利]一种对以油酸为配体的Fe3

说明书

本发明对以油酸为配体的Fe₃O₄纳米颗粒的进行提纯并合成磁性纳米搅拌子方法和应用，涉及一种合成磁性纳米搅拌子的技术，属于无机纳米材料合成技术领域。该技术是在合成以油酸为配体的Fe₃O₄纳米颗粒，通过对颗粒表面油酸铁副产物的有效去除，以及后续的Fe₃O₄纳米颗粒亲水性处理，以及组装方式的调整，实现了磁纳米颗粒链的有效组装，尤其是对于小尺寸纳米磁颗粒，本发明提出颗粒组装前的预处理以及组装方式的调整，实现了小尺寸纳米链的组装，打破了最小尺寸纳米链的世界纪录，同时大大提高了纳米搅拌子的成链几率，具有较强的实用性。

技术领域

本发明涉及一种纳米搅拌子的合成技术，尤其是一种对合成纳米搅拌子的合成原料——Fe₃O₄纳米颗粒的提纯技术，属于无机纳米材料合成技术领域。

背景技术

搅拌是最好的液体混合方式，宏观的搅拌可以通过特制的工具，比如电动搅拌器、机械搅拌器、磁力搅拌子，来实现。而微观尺度上液体的粘性变大，雷诺数减小，液体的混合变得困难。常规的方式是通过构建温度梯度，超声，以及更改管道的方式来实现一定程度的液体扰动。而这些方式要么操作困难，要么使用有局限性，亦或者管道一旦定型也很难通过后期方式更改。而搅拌此时显得尤为重要。

纳米磁搅拌子的制备近些年来也取得了一些发展，Song组 (Angew.Chem.2015,127,2699–2702)在2015年使用水热法合成的直径250nm的Fe₃O₄纳米团簇自组装形成纳米搅拌子，并在纳米搅拌子上负载钯纳米颗粒，可以在搅拌的同时实现催化，利于纳米搅拌子的磁性可以在反应结束后实现催化剂的回收。Deng组(Adv.Mater. 2010,1707515)在2010年使用水热法合成的150nm的Fe₃O₄纳米颗粒自组装Fe₃O₄@SiO₂纳米搅拌子，并且在中孔中负载唑来膦酸盐(治疗骨疾病的药物)，在破骨细胞的培养中，通过施加外加磁场，纳米搅拌子的旋转增强了药物与骨细胞之间的相互作用，从而起到了抑制骨细胞分化的作用。

据申请人了解，现有的合成纳米搅拌子的自组装技术是建立在水热法合成的大尺寸的纳米颗粒和纳米团簇的基础上，该方法合成的纳米颗粒或者纳米团簇往往尺寸较大，多在亚微米尺寸，较易聚集，由这种颗粒组装而成的搅拌链尺寸也较大，较难实现直线型排列。另外，水热法需要在高压反应釜中进行，对反应设备要求较高，其安全性方面需要保证，设备投资大，不利于扩大化生产。

高温裂解法的优点是高温可以很好的控制晶体成核和生长过程，因而可以获得粒径更小，分布更均匀的纳米颗粒，同时该反应在有机相中进行，避免了与铁离子有强配位能力的水的参与从而可以获得晶型良好的磁纳米颗粒。2013年新加坡团队曾报道用该方法合成的磁纳米颗粒水溶液中组装成搅拌链，并且保留最小搅拌链的世界纪录，其中直径最小在75nm，长度为微米级。专利(CN 107138093 A)中涉及磁纳米搅拌子的合成，配体交换以及磁场诱导组装。该方法主要用于大尺寸磁纳米颗粒链组装。小尺寸磁纳米颗粒首先小尺寸磁纳米合成过程中表面油状物质影响其组装；其次磁场响应相对于大颗粒弱；最主要的是溶液中的小颗粒布朗运动明显，很难用常规边组装边包覆的方法实现定向排列及固定。

磁性纳米搅拌子已经得到了多方面的发展，据发明人了解，现有的合成纳米搅拌子的自组装技术是建立在水热法合成的大尺寸的纳米颗粒和纳米团簇的基础上，合成的纳米颗粒和纳米团簇较高温裂解法合成的纳米颗粒尺寸更大，易聚集，形成的纳米搅拌子不能成直线型排列，当纳米颗粒尺寸减小后，其磁性能下降，对外加磁场响应减弱。高温裂解法可以很好的控制纳米粒子的粒径和尺寸分布，利用种子生长的概念可以由小颗粒逐渐生长成结晶度良好的大颗粒，由于磁性纳米粒子的表面活性剂是油酸或油胺，其稳定性非常好。使用高温裂解法可以合成超顺磁性的结晶度良好的Fe₃O₄纳米颗粒。