[發明專利]一種具有多個磁性納米內核@空隙@多孔外殼結構的微球及其制備方法

有效

• 申請號: 201310447529.3
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN104511263B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 潘綱;畢磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;C01G49/08;B82Y40/00;H01F1/42
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技術領域

本發明涉及一種具有多磁性納米內核@空隙@多孔外殼結構的微球及其制備方法。

背景技術

鈴鐺結構或者是蛋黃殼結構的磁性微球，由于其獨特的磁性內核@空隙@外殼構造，表現出優異的磁響應能力、大的內部空間可供裝載功能性客體物質以及球壁的通透性和環境響應特性，在物質分離提純、定向給藥、核磁成像以及催化等領域得到了廣泛的關注和應用。目前制備出的此類微球多為內部含有單一磁性內核的微球，而多內核結構與單一內核相比可以大幅提高內核的活性位點及接觸面積，從而提高微球的性能，但目前此類多磁性內核微球制備工藝及其復雜，目前還沒有相關報道。而且現有的單一磁性內核結構微球的制備方法大多使用交聯劑、乳化劑、穩定劑、氧化還原劑等眾多有機化學物質，而且制備步驟十分繁瑣費時，一些方法還需要高溫煅燒，惰性氣體保護等措施。大量有害化學物質的使用不僅有悖于綠色化學的基本原則，而且復雜的制備方法和苛刻的制備條件也限制了其大規模的生產及應用，因此很有必要開發一種綠色環保并且制備方法簡單的具有多磁性納米內核@空隙@多孔外殼結構的微球及其制備方法。

發明內容

本發明的目的在于克服目前制備內含磁性內核微球的方法中大量有機試劑的使用和繁瑣的制備步驟，提供一種不采用任何有機試劑和模板，利用單細胞藻類自身所具有的球型細胞壁作為多孔聚合物微球壁的前驅體，并利用藻細胞內部物質代替化學試劑，以三價鐵為單一鐵前驅體，采用條件溫和的水熱法制備出具有中空多孔球形外殼內含多個磁性納米顆粒的微球。其特征在于，其包括如下步驟：

1）將單細胞球形，且細胞壁完整的活藻或藻粉分散于三價鐵鹽水溶液中，使三價鐵分散于細胞內部，所述的三價鐵水溶液為能溶解于水中的六水合氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、檸檬酸鐵銨、硫酸鐵銨中的一種，但不局限于上述幾種三價鐵；

2）離心或抽濾分離1）中裝載了三價鐵的藻細胞，并用去離子水反復洗滌至洗滌液基本澄清；

3）將2）中分離得到的藻細胞分散于濃氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液中，并置于高壓反應釜或壓力容彈中，一定溫度下加熱反應一段時間后，冷卻至室溫；

4）將3）中得到的固體產物離心或過濾分離，并用去離子水反復洗滌至洗滌液基本澄清；

5）將4）中得到的固體產物分散于堿性水溶液中，并置于高壓反應釜或壓力容彈中，一定溫度下加熱反應一段時間后，冷卻至室溫；

6）磁分離5）中固體產物，并用去離子水反復洗滌，得到具有多磁性納米內核@空隙@多孔外殼結構的微球。

本發明采用溫和的水熱法制備出內含多個Fe₃O₄納米顆粒的聚合物微球，合成原料中不使用任何有機化學物質，利用天然藻類的球形結構和還原性，采用十分簡單易行的合成方法，制備出結構復雜的多磁性內核單殼中空結構微球，此法綠色環保、制備工藝簡單、價格低廉適于大規模生產。

附圖說明

圖1為一種具有多磁性納米內核@空隙@多孔外殼結構的微球掃描電鏡照片

圖2為一種具有多磁性納米內核@空隙@多孔外殼結構的微球高分辨率掃描電鏡照片

圖3為一種具有多磁性納米內核@空隙@多孔外殼結構的微球透射電鏡照片

圖4為一種具有多磁性納米內核@空隙@多孔外殼結構的微球在外界磁場作用下快速的固液分離

圖5為一種具有多磁性納米內核@空隙@多孔外殼結構的微球的XRD衍射圖

具體實施方式

一下結合參考實施例進一步描述本發明的內容：

實施例1

取2g氯化鐵溶解于100ml去離子水里，將5g小球藻干粉分散于已經配好的氯化鐵溶液中，放置于25℃恒溫水浴鍋中160rpm震蕩6h,然后將懸液在5000rpm離心10min，所得沉淀物用去離子水反復洗滌離心4次，再將離心沉淀物分散于80ml含8%氫氧化鈉溶液中并置于容積為100ml的水熱反應釜中在105℃條件下反應1h，待反應釜自然冷卻后，取懸液在9000rpm條件下離心8min，并用去離子水反復洗滌并離心沉淀物5次，再將沉淀物分散于80ml去離子水溶液中，用0.5mol/L鹽酸或0.5mol/L氫氧化鈉調節體系pH為9，并置于容積為100ml的水熱反應釜中在180℃條件下反應6h，待反應釜自然冷卻后，用磁分離法分離所得黑色產物，用去離子水反復洗滌所得產物，即得到一種具有多磁性納米內核@空隙@多孔外殼結構的微球。

實施例2