[發明專利]一種水相中制備中空棒狀納米Fe3

有效

• 申請號: 202110254113.4
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112897595B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 邵斌;馬毅龍;陳登明
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: C01G49/08
• 分類號: C01G49/08;B82Y40/00;B82Y25/00
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 嚴仕力

本發明公開了一種水相中制備中空棒狀納米Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;的方法，按以下過程進行：準備納米棒狀核殼結構的FeOOH@SiOsubgt;2/subgt;復合物，將所述FeOOH@SiOsubgt;2/subgt;復合物均勻分散于水合聯胺的水溶液中，進行水熱還原反應以除去SiOsubgt;2/subgt;殼層同時還原FeOOH得到Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;中空納米棒。本發明的有益效果：本發明制備Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;的方法步驟簡單，工藝條件相對溫和，制得的Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;中空納米棒形貌均勻、結構完整性好，飽和磁化強度高達82.0emu·gsupgt;?1/supgt;，高于現有技術報道的采用其他方法制備的同類產物，具有大規模、批量化生產前景。

技術領域

本發明屬于磁性納米材料技術領域，具體涉及一種水相中制備中空棒狀納米Fe₃O₄的方法。

背景技術

Fe₃O₄是一種被廣泛研究的功能材料，納米Fe₃O₄粒子不僅具有磁性，且比表面積大、生物相容性好，因而在催化、環境污染物處理以及生物醫藥領域具有重要應用價值。特別是具有中空結構的Fe₃O₄顆粒，由于其內部具有較大空腔，在顯影、載藥、蛋白質檢測、污染物吸附處理等領域有很大的應用價值。相比常見的球形顆粒，具有棒狀結構的Fe₃O₄在磁場中能夠產生較大的力矩以及更大的比表面積，因此更有應用前景。

制備中空結構納米棒狀Fe₃O₄具有相當大的難度，尤其是大范圍合成尤其困難。目前最簡單的方法是在還原氣體下低溫熱處理，將棒狀FeOOH直接還原為棒狀Fe₃O₄，但是由于熱處理過程中，FeOOH脫水生成Fe₃O₄，所以無法得到完整的Fe₃O₄納米棒，而且極易團聚、破碎。Piao等(Piao?Y,Kim?J,HYON?BIN?N?A,et?al.Wrap-bake-peel?process?fornanostructural?transformation?from?beta-FeOOH?nanorods?to?biocompatible?ironoxide?nanocapsules.Nature?Materials,2008.)在FeOOH上包裹十數納米的SiO₂，經還原熱處理和堿溶液清洗的方法得到Fe₃O₄中空納米棒，但由于還原生成的Fe₃O₄與SiO₂結合緊密，一旦清洗SiO₂將導致Fe₃O₄破裂，實際操作中SiO₂極難清除干凈，導致飽和磁化強度不高。Mohapatra等(Mohapatra?J,Mitra?A,Tyagi?H,et?al.Iron?oxide?nanorods?as?high-performance?magnetic?resonance?imaging?contrast?agents.Nanoscale，2015.)使用油胺在200℃以上的高溫下還原FeOOH納米棒，同非極性有機溶媒正己烷和丙酮去除部分油胺后加入親水性表面活性劑，例如PEI，進行親水性的表面改性，得到棒狀Fe₃O₄，但是親油性的油胺一旦吸附在Fe₃O₄上極難去除，即便經過清洗和親水性表面改性，仍殘余大量的有機物，另外油胺的還原溫度需要精細控制，一旦溫度過高還原速度過快將導致Fe₃O₄破碎，而還原溫度過低FeOOH還原程度不足導致飽和磁化強度低，實驗測得的最高飽和磁化強度為60emug^-1。Xu等(Xu?W,Wang?M,Li?Z,et?al.Chemical?Transformation?of?ColloidalNanostructures?with?Morphological?Preservation?by?Surface-Protection?withCapping?Ligands.Nano?Letters,2017.)先在棒狀FeOOH表面包覆PCC、PVP等軟模版，再在弱還原劑二乙二醇溶液中將FeOOH還原為棒狀中空Fe₃O₄，但是該方法只能在弱還原劑氛圍下得到Fe₃O₄，其飽和磁化強度最高為40emu·g^-1，而且制得的Fe₃O₄納米棒很難從二乙二醇中分離。