[發明專利]一種核殼結構的金屬/鐵氧化物納米材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210435947.6
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102896312A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 高錦豪;黃國明;王效民;尹震宇;池小琴;胡娟
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及納米材料，特別是涉及一種核殼結構的金屬/鐵氧化物納米材料及其制備方法。

背景技術

納米材料由于具有小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等特殊性能成為當今新材料研究領域中最富有活力的研究對象。納米材料的制備，尤其是可控制備、納米材料的表征及其特殊性能的研究是納米材料中最重要的課題之一。制備出具有特定形貌和尺寸的納米材料是使納米科學邁向實用化的一個關鍵步驟。

具有中空核殼結構的納米材料近年來引起了科研工作者們的極大關注，人們發現它有許多新穎的性質，在諸多領域都有潛在的巨大應用前景。2008年本實驗室報道了中空核殼結構的FePt/Fe₂O₃納米粒子，由于FePt納米顆粒核芯具有抗癌功效，而Fe₂O₃殼層又具有磁共振成像功能，是一種潛在的多功能診療一體化納米材料（J.Am.Chem.Soc.,2008,130,11828–11833）。2011年本實驗報道的Ag/Fe₂O₃中空核殼結構納米粒子，由于Fe₂O₃殼層具磁性且易于表面修飾功能分子，可快速識別捕獲并磁分離細菌，而Ag納米顆粒核芯又具抗菌功效，可以有效殺死細菌，是一種新型的多功能抗菌納米材料（J.Mater.Chem.,2011,21,16344-16348）。

隨著社會經濟的迅速發展人們對納米材料的要求也越來越高。在某些領域，單一功能的納米材料已經難以滿足人們的實際需要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種核殼結構的金屬/鐵氧化物納米材料及其制備方法。

本發明所述核殼結構的金屬/鐵氧化物納米材料，由金屬納米顆粒核芯和鐵氧化物殼層組成，粒徑為3～100nm。

所述金屬納米顆粒核芯可選自單金屬納米顆粒或雙金屬合金納米顆粒；所述金屬納米顆粒核芯的粒徑可為1～50nm；所述鐵氧化物殼層可選自氧化鐵（Fe₂O₃）或四氧化三鐵（Fe₃O₄）等，所述鐵氧化物殼層的厚度可為1～20nm。

所述單金屬納米顆粒可選自Ag、Au、Pd、Pt等納米顆粒，所述雙金屬合金納米顆粒可選自FePt、RuPt、CoPt、CuPt等納米顆粒。

本發明所述一種核殼結構的金屬/鐵氧化物納米材料的制備方法如下：

1）在惰性氣體氛圍中，將金屬納米顆粒分散于十八烯中，加入油胺，所得溶液加熱，并加入五羰基鐵，反應后得反應液；

2）將反應液進行氧化處理后，冷卻至室溫，再加入溶劑后進行離心處理，所得的黑色沉淀即為核殼結構的金屬/鐵氧化物納米材料。

在步驟1）中，所述惰性氣體可選自氬氣等；所述金屬納米顆粒可采用單金屬或雙金屬合金納米顆粒；所述金屬納米顆粒、十八烯、油胺和五羰基鐵的配比可為：金屬納米顆粒（0.1～500）mg∶十八烯（5～100）mL∶油胺（0.01～10）mL∶五羰基鐵（0.01～10）mL，其中，金屬納米顆粒以質量計算，十八烯、油胺和五羰基鐵以體積計算；所述加熱的溫度可為180℃；所述反應的時間可為5～60min。

在步驟2）中，所述氧化處理的方法可為：將反應液直接在空氣氛圍中自然冷卻至室溫；或將反應液在100～350℃加熱下通入壓縮空氣或氧氣后再自然冷卻至室溫；

所述反應液與溶劑的體積比可為1∶3；所述溶劑可選自乙醇、異丙醇、丙酮等中的一種；所述通入壓縮空氣或氧氣的條件是按速率0.5～3m³/h連續0.5～5h。

本發明提供的一種中空核殼結構的金屬/鐵氧化物納米材料制備方法，可將金屬納米顆粒包裹到功能特性優良的鐵氧化物殼層里，且中空的結構使得核芯和殼層分離，可最大程度保留金屬納米顆粒核芯的特殊性質，為構建新型多功能納米材料提供一種新思路。操作簡單，產率高，耗時短，易于放大生產。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的FePt/Fe₂O₃中空核殼結構納米顆粒的透射電鏡相片。

圖2為本發明實施例2制備的Ag/Fe₂O₃中空核殼結構納米顆粒的透射電鏡相片。

在圖1和2中，標尺均為20nm。