[发明专利]一种易于在水相分散的疏水性磁性纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能化磁性纳米材料技术领域，具体涉及一种易于在水相分散的疏水性磁性纳米颗粒的制备方法。

背景技术

在实际中所应用的纳米材料绝大多数都是人工合成的。人工制备的磁性纳米材料有很多，其中最常见主要有：金属铁、镍等的纳米粒子；金属氧化物如Fe₃O₄、Mn₃O₄等和各种铁氧体纳米粒子；以及金属合金Fe-M-B、Fe-M-C、Nd-Fe-B、（M为Zr、Nb、Ta）等纳米材料。磁性纳米材料除具有磁学性质外，还具有纳米材料的单磁畴结构和高矫顽力的特性，因此在很多领域都有很大的应用潜力。Fe₃O₄的制作工艺简单，原材料广泛易得，因而磁性Fe₃O₄纳米粒子就成为功能材料领域和纳米材料领域的研究热点。在磁性固相提取中，由于价廉、低毒性和特殊的磁性性质，Fe₃O₄磁性纳米粒子被广泛使用，但是其提取效率和对提取物质的选择性较差。

纳米微粒的表面改性和修饰技术是一门新兴起的科学，20 世纪90年代中期，在国际材料会议上提出了纳米粒子的表面工程概念。所谓纳米微粒的表面工程是指用物理、化学等方法对粒子表面进行处理，有目的地去改变粒子表面的物理化学特性，如粒子的形貌，表面的化学结构、疏水性、化学键等，从而赋予粒子新的机能，以实现人们对纳米粒子表面性能的掌控。通过对Fe₃O₄磁性纳米粒子进行表面修饰，可以达到以下三个方面的目的：(1)改变磁性纳米粒子的形貌并提其分散性；(2)使纳米粒子的表面带有不同的基团，提高其表面活性；(3)增强磁性纳米粒子与其他物质的相容性，使其具有新的功能。

由于有机分子易于集聚在疏水表面，因此一些有机分子修饰的Fe₃O₄纳米粒子可以作为吸附剂从液体中吸附低浓度的有害有机分子物质。M. Faraji, Y. Yamini, M. Rezaee, Magnetic nanoparticles: synthesis, stabilization, functionalization, characterization, and applications, J. Iran. Chem. Soc. 7 (2010)1–37。但是疏水性有机高分子材料由于表面的非极性，致使其与水溶液的润湿以及分散性并不理想，给磁性纳米粒子的用途带来了很多局限，从而大大限制了其使用范围。M. Tang, Q. Wang, M. Jiang, L. Xu, Z.G. Shi, T. Zhang, Y. Liu, Magnetic solid-phase extraction based on methylcellulose coated-Fe3O4–SiO2–phenyl for HPLC–DAD analysis of sildenafil and its metabolite in biological samples, Talanta 130 (2014) 427–432。

为了适应磁性纳米粒子在水相体系中的应用，需要对磁性纳米粒子进行表面处理以获得亲水性纳米粒子。为了得到分散性好的亲水性磁性纳米粒子，一些表面活性剂如柠檬酸钠、羧甲基纤维素钠、十二烷基胺、γ-环糊精等常被用来提高纳米粒子在水相中的分散性。虽然这些修饰在一定程度上提高了亲水性，但是在很大程度上同时降低或者掩盖了Fe₃O₄纳米粒子的疏水性，从而降低了有机分子在疏水表面的聚集，这不利于对于液体中微量物质的吸附。因此，如何实现Fe₃O₄纳米颗粒在水相中具有良好的分散性和亲水性的同时，实现其作为疏水纳米吸附剂进行微量有害物质的分离和富集是目前国内外该领域需要着重解决的一个关键问题。

发明内容

本发明提供一种易于在水相分散的疏水性磁性纳米颗粒的制备方法，目的是为了实现Fe₃O₄磁性纳米颗粒在水相中具有良好的分散性和亲水性，同时实现其作为疏水纳米吸附剂进行微量有害物质的分离和富集的功能。

本发明通过以下技术方案实现：

一种易于在水相分散的疏水性磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：