[发明专利]多种形貌的磁性颗粒及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了多种形貌的磁性颗粒及其制备方法与应用。该磁性颗粒的制备方法，包括如下步骤：将铁盐、模板剂、形态维持剂和溶剂组成的体系加热进行反应，即可得到所述磁性颗粒；所述形态维持剂为醋酸钠、醋酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、尿素或油胺；所述模板剂为聚乙二醇、十六烷基三乙基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。相比于其他特殊形貌磁性颗粒的合成方法如水热法、溶剂热法、热分解法和溶胶凝胶法等，本方法在一个原料体系中调节反应温度和反应时间就能合成出不同形貌的磁性颗粒，产品粒径在微米级别，制备方法和步骤简单，原材料易得成本低，反应温度较低且不需要在高压环境下进行，适合工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及磁性颗粒的制备和表面改性的技术领域，尤其涉及多种形貌的磁性颗粒及其制备方法与应用。

背景技术

材料的性能不仅取决于其化学成分，还与其细微结构和形貌密切相关。因此颗粒的结构和形貌控制日益受到科研人员的关注。特别是磁性颗粒的控制。Zijian Zhou等人在《ACS Nano》2014年第8卷7976-7985页报道了一个通过在油酸、油酸钠和苄基醚体系下热分解油酸铁合成了具有两个扁平六边形基面的纳米Fe₃O₄磁盘。大量暴露的(111)晶面使之具有优异的T1造影效果，纳米盘状的形貌各向异性使之具有增强的T2造影能力。这为用于生物医学的高性能MRI造影剂开辟了新原料。Genban Sun等人在《Chemistry of Materials》2011年23卷1587-1593页中将K₃[Fe(CN)₆]溶解于去离子水中配成0.1mol/L的溶液，之后倒入不锈钢反应釜中高温高压反应两天得到枝蔓状的α-Fe₂O₃，之后在空气、H₂或Ar等氛围下高温氧化或者还原制备出了枝蔓状的Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃和Fe。这些枝晶对中低频率的微波(2-9GHz)有着优异的吸收能力。Xun-Liang Cheng等人在《The Journal of PhysicalChemistry C》2014年118卷12588-12598页中以水合肼、水、Fe(acac)₃、油酸和甲苯为原料，在不锈钢反应釜中混合形成两相反应体系，通过高温高压反应制备出了菱形十二面体状的Fe₃O₄。这种产物具有类似过氧化物酶的活性，能快速催化H₂O₂氧化TMB(3,3',5,5'-四甲基联苯胺)或者催化H₂O₂降解甲基蓝，并且在锂电池测试中性能优异。Fei-Xiang Ma等人在《Advanced Materials》2015年第27卷上4097-4101页报道了一个以Fe(NO₃)₃·6H₂O作为铁源，以甘油、异丙醇和少量的去离子水作为溶剂，用水热法制备出了直径约650nm的中空铁醇盐前驱体，它是由互相连接的薄片组成，之后将前驱体在N₂氛围下350℃热处理3h制备出了中空多级结构Fe₃O₄，这种中空多级结构的Fe₃O₄在锂电池中显示出优良的电子传输速率、高容量和高循环次数，是一种潜在的阳极材料。张慧等人在发明专利CN103145535B中公开了一种三维花样多级结构二乙二醇亚铁醇盐及其制备方法，具体为以FeCl₃·6H₂O和CH₃COONa·3H₂O为原料，EG为溶剂，在特氟纶不锈钢反应釜中高温高压溶剂热合成出三维花样多级结构的二乙二醇亚铁醇盐，该花状粒径为7-8μm。

但是，以上报道中的多种形貌的磁性颗粒的制备方法普遍需要高压环境，而且一个体系一般只能得到一种维度(0维、1维、2维、3维或三维分级结构等)的产物。这些方法反应过程复杂并且合成成本较高，不利于规模化的生产应用。

发明内容