[發(fā)明專利]功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310600546.6
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103594220A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂召梓;張立兵;汪爾康
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號: H01F1/42
• 分類號: H01F1/42;C01G49/08;B82Y30/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料及其制備方法，屬于石墨烯磁性復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

超順磁性四氧化三鐵納米粒子具有常溫下無矯頑力和剩磁、無毒、體內(nèi)可代謝、磁場下操控性好等優(yōu)點。石墨烯，是一種由sp2雜化軌道鍵合的碳原子單層結(jié)構(gòu)，具有高的導(dǎo)電性、高比表面積、獨特的石墨化平面結(jié)構(gòu)和低成本。石墨烯與納米材料形成的石墨烯納米復(fù)合物由于兼具石墨烯和功能納米材料的優(yōu)點，使其在傳感、催化、電、磁、光電性質(zhì)等方面表現(xiàn)出異常優(yōu)良的性能。其中石墨烯/四氧化三鐵超順磁性納米復(fù)合材料，由于其杰出的磁性及電化學(xué)性質(zhì)被廣泛的應(yīng)用于傳感器，生物載藥等領(lǐng)域。?

現(xiàn)在技術(shù)中，制備石墨烯/四氧化三鐵超順磁性納米復(fù)合材料大多數(shù)采用石墨烯氧化物作為基底，在氯化鐵水熱合成為超順磁性四氧化三鐵的同時，石墨烯氧化物還原為石墨烯，如超順磁性四氧化三鐵/石墨烯復(fù)合材料在能量存儲方面的應(yīng)用(J.Mater.Chem.，2011，21，5069–5075)，然而，這種方法在制備過程中，由于還原得到的石墨烯沒有功能基團保護(hù)，且石墨烯片層之間有較強的范德華力及π-π作用力，導(dǎo)致得到的石墨烯/四氧化三鐵超順磁性納米復(fù)合材料容易產(chǎn)生聚集，其難分散于水及常用的有機溶劑，限制了其應(yīng)用；同時，得到的石墨烯/四氧化三鐵超順磁性納米復(fù)合材料由于表明沒有官能團，需要進(jìn)一步額外修飾官能團來標(biāo)記功能分子，這種修飾步驟繁瑣，給石墨烯/四氧化三鐵超順磁性納米復(fù)合材料的進(jìn)一步研究和應(yīng)用造成了很多困難，如功能化石墨烯/磁性納米材料用于多模式成像光熱治療(Adv.Mater.2012，24，1868–1872)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有石墨烯/四氧化三鐵超順磁性納米復(fù)合材料親水性弱，不易修飾官能團的技術(shù)問題，提供一種功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料及其制備方法。?

本發(fā)明的功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料由功能化石墨烯和超順磁性四氧化三鐵納米粒子組成，超順磁性四氧化三鐵納米粒子負(fù)載于功能化石墨烯表面，且每個超順磁性四氧化三鐵納米粒子的粒徑均小于30納米，所述功能化石墨烯為聚丙烯胺功能化石墨烯、聚丙烯酸功能化石墨烯、聚乙烯亞胺功能化石墨烯或者吐溫20功能化石墨烯。?

上述功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：?

(1)將功能化石墨烯加入到盛有乙二醇和一縮乙二醇混合溶劑的反應(yīng)裝置中，超聲，使功能化石墨烯均勻分散于混合溶劑中；?

(2)再向反應(yīng)裝置中加入FeCl₃·6H₂O和無水醋酸鈉，攪拌至溶液澄清，得到澄清溶液；?

所述FeCl₃·6H₂O、無水醋酸鈉、功能化石墨烯的質(zhì)量比為1:3:(0.1-0.5)；?

(3)將澄清溶液于195-210℃的條件下加熱反應(yīng)8-12h，得到功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料。?

優(yōu)選的，所述步驟(1)中，超生時間為1-10min。?

優(yōu)選的，所述混合溶劑中，乙二醇和一縮乙二醇的體積比為1:(1-9)。?

優(yōu)選的，所述步驟(2)中，攪拌速率為150-400轉(zhuǎn)/min，時間為10-20min。?

本發(fā)明的有益效果：?

本發(fā)明的功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料中負(fù)載于功能化石墨烯表面的四氧化三鐵納米粒子的粒徑小于30納米，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物的質(zhì)量比，可以調(diào)控粒徑，具有超順磁性，同時具有較強的外磁場相應(yīng)性，且由于它具有親水性的氨基、羧基或者羥基等官能團，可以在水溶液中得到極好的分散，持久性好，同時可進(jìn)一步修飾生物大分子、蛋白質(zhì)、DNA等。?

附圖說明

圖1為實施例5制備的功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料的透射電子顯微鏡照片；?

圖2為實施例5制備的功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料的磁滯曲線；?

圖3為實施例6制備的功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料的透射電子顯微鏡照片；?

圖4為實施例7制備的功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料的透射電子顯微鏡照片；?

圖5為實施例8制備的功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料的透射電子顯微鏡照片；?

圖6為實施例9制備的功能化石墨烯/超順磁性四氧化三鐵納米粒子復(fù)合材料的透射電子顯微鏡照片；?