[發明專利]一種超小核殼結構納米顆粒及其制備方法

有效

• 申請號: 201310446082.8
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103646743A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 季韶霞;宋玉軍;申曉淼;李帥
• 申請（專利權）人: 宋玉軍
• 主分類號: H01F1/06
• 分類號: H01F1/06;H01F1/20;B22F1/02;B22F9/24;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明屬于納米復合材料技術領域，具體涉及一種超小核殼結構納米顆粒及其制備方法。

背景技術

由于具有獨特的磁學性能，磁性納米顆粒一直在生物醫學領域以及信息存儲領域備受關注。磁性納米粒子間的相互作用容易造成粒子問的團聚，而且當尺寸小到納米尺度雖然提高了顆粒的反應活性，但在某些場合很容易反應失活（如金屬磁性離子很容易被氧化）而喪失其優異物化性能（如磁性能），從而阻礙了粒子的應用。通過將高介電常數的材料（如Al₂O₃）或者具有良好光學性能的材料（如金、銀）和磁性材料（如Co、Fe）復合在一起形成磁性材料為核-貴金屬或金屬氧化物為殼的核殼結構納米材料，不但可以使磁性核芯免受外界的侵蝕（如氧化），也可通過表面容易修飾的貴金屬在核上修飾上空間分隔官能團而避免納米尺度材料的易團聚特性、進而修飾上需要的表面功能基團，同時可以利用各層間的納米尺度的量子耦合效應調節其光學和磁性能或激發出獨特的磁、光特性，使其具有更獨特的性能，從而獲得可更廣泛的應用。但是構成核、殼的這兩類材料一般是不太或根本不相容的，在納米尺度上使殼層材料完整密實包裹在核芯材料上非常困難，至今仍是一個極具挑戰性的課題。見參考文獻【1】:L.Zhen,Y.X.Gong,J.T.Jiang,C.Y.Xu,W.Z.Shao?et?al.Synthesis?of?CoFe/Al₂O₃composite?nanoparticles?as?the?impedance?matching?layer?of?wideband?multilayer?absorber.J.Appl.Phys.109,07A332(2011)。參考文獻【2】：Dai?J.T.,Du?Y.K.,Yang?P..Preparation?and?characterization?of?Pt/Co-Core?Au-Shell?magneticnanoparticles[J].Z.Anorg.A1lg.Chem,2006,632(6):1108-1111。此外，該類材料室溫下基本為超順磁的，又由于外層的金殼層具有優異的光學性能使得該核殼結構材料在生物醫學領域具有良好的應用前景，但是這種核殼納米顆粒的制備方法復雜，產出率很低，因此目前仍處于研究階段。

發明內容

本發明的目的在于提出一種超小核殼結構納米顆粒及其制備方法，

本發明超小核殼結構納米顆粒，其特征在于，是以金屬磁性納米顆粒為核，金屬氧化物為殼的多層結構材料，金屬磁性納米顆粒的尺寸在0.2-5納米范圍，金屬氧化物殼的厚度為0.2-5納米，其中金屬磁性納米顆粒為金屬Co、Ni、CoFe、NiFe、NiCo、FeAl、CoAl、NiAl、CoFeAl、NiFeAl、NiCoAl，或者FeAl、CoAl、NiAl、CoFeAl、NiFeAl、NiCoAl中鋁替換為其他易氧化金屬,Zn、Cd、In、Ga、Ge、Sn、Sb、Bi、Mg、Ca、Ba、Sr、Y、Zr、Sc、Ti、Nb、Hf、Ta、V、Ce、La、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu；金屬氧化物殼為金屬磁性納米顆粒中某金屬的氧化物。根據材料成分和晶相結構不同，這些材料即可為鐵磁性材料，又可成為超順磁性材料。

本發明提出了上述超小核殼結構納米顆粒制備方法，其制備過程包括以下幾個步驟：

步驟一：將高分子分散劑、金屬的鹽溶于有機溶劑中得到高分子分散劑分散的含鹽混合溶液；其中有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、四氫呋喃或二甲基乙酰胺，高分子分散劑質量：鹽物質的量：有機溶劑體積為（0.04～4.0g）：（0.15～15mmol）：50ml；所述的金屬的鹽至少有一種含有結晶水。金屬的鹽為溶于N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、四氫呋喃或二甲基乙酰胺的鹽；

步驟二：將還原劑溶于50ml?N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、四氫呋喃或二甲基乙酰胺，得到還原劑溶液；其中每0.015g-5g還原劑對應50ml溶劑；

步驟三：用注射器分別抽取相同體積的步驟一和步驟二所配置的溶液置于注射泵上，流速調節為：0.01ml/min～10ml/min，使兩種溶液在微流體反應系統中發生反應，反應產物導入到有氮氣保護的收集裝置中，得到穩定分散的超小核殼結構納米顆粒的溶液；