[發(fā)明專利]一種鎳鐵氧體納米顆粒的可控制備及修飾方法

有效

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• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113353994B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 謝勇;趙鵬;胡同華
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01G49/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發(fā)明提供一種鎳鐵氧體納米顆粒的可控制備及修飾方法，以乙酰丙酮鐵、乙酰丙酮鎳、油酸、油酸鈉和芐醚為原料，在氮氣或者惰性氣體保護下，加熱反應得到油酸修飾的鎳鐵氧體納米顆粒，納米顆粒中鎳、鐵原子比例可通過調節(jié)反應物的配比進行調控。進一步的，一種表面被聚苯乙烯修飾的鎳鐵氧體納米顆粒，在酒精離心去除表面油酸后，通過在溶有聚苯乙烯的四氫呋喃溶液中反應后得到。本發(fā)明制備的鎳鐵氧體納米粒子的單分散性較好，在水中具有較好的分散性，并且具有超順磁性，有望應用于磁數(shù)據(jù)存儲、熱療治療和磁共振成像等領域。此外，本發(fā)明修飾的鎳鐵氧體納米顆粒可以在四氫呋喃溶液長期保持分散，實現(xiàn)了水相轉油相的目的，便于儲存和進一步使用。

技術領域

本發(fā)明屬于材料領域，具體地說，本發(fā)明涉及一種在四氫呋喃(THF)中分散性良好的鎳鐵氧體納米顆粒的可控制備以及修飾方法。

技術背景

鐵氧體磁性納米顆粒在磁數(shù)據(jù)存儲、熱療治療和磁共振成像(MRI)等領域具有較高的應用價值，引起了人們的廣泛關注。鎳鐵氧體納米顆粒，化學式為Ni_xFe_3-xO₄，是鐵氧體磁性納米顆粒的一種。目前，關于Co_xFe_3-xO₄，Mn_xFe_3-xO₄，F(xiàn)e₃O₄研究相對比較成熟，關于合成Ni_xFe_3-xO₄的研究相對較少。而鎳鐵氧體納米顆粒在軟磁體和低損耗材料中表現(xiàn)出良好的性能，特別是在高頻范圍具有較好的應用前景，因此，有必要開發(fā)一種高效的可控制備方法以獲得不同磁性質的鎳鐵氧體納米材料。此外，考慮到鎳鐵氧體磁性納米顆粒容易在水溶液中氧化，在有機溶劑中容易團聚和沉降，這對納米顆粒不同場合的使用以及儲存造成困難。針對以上問題，本領域需要一種高效可控的鎳鐵氧體納米材料的制備方法以及使其在有機溶劑(如THF)中均勻分散的修飾方法。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明的目的是提供一種簡易的制備及修飾方法，實現(xiàn)含有不同鎳鐵原子比例的鎳鐵氧體納米顆粒的可控制備，以及得到在有機溶劑中(如THF)均勻分散的鎳鐵氧體納米顆粒，避免其團聚和沉降，以便于保存和進一步使用。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明提供的一種在四氫呋喃THF中高分散的鎳鐵氧體納米顆粒的可控制備及修飾方法，其包括如下步驟；

1)將鐵和鎳的有機絡合物在表面活性劑和芐醚中熱解，得到鎳鐵氧體納米顆粒；

2)利用離心分離步驟1)得到的鎳鐵氧體納米顆粒，再利用添加溶劑和離心分離的方式，去除未反應物，清洗重復四至五次，制備得到鎳鐵氧體納米顆粒溶液；

3)進一步向步驟2)獲得的鎳鐵氧體納米顆粒溶液中添加C_1～4的醇，然后通過離心洗去鎳鐵氧體納米顆粒表面包覆的活性劑后，加入溶有配體的THF溶液中，成功修飾后，得到在THF中高分散的鎳鐵氧體納米顆粒。

進一步，步驟1)中，所述鐵和鎳的有機絡合物為乙酰丙酮鐵(Ⅲ)和乙酰丙酮鎳(Ⅱ)。

更進一步，步驟1)中，所述鎳元素和鐵元素的質量比按1：1、1：3、1：5、1：7、1：9進行反應，可以分別得到不同原子比的鎳鐵氧體。

更進一步，步驟1)中，所述乙酰丙酮鐵(III)和芐醚的質量/體積比按g：ml計為0.025～0.1：1，根據(jù)實驗結果，優(yōu)選為0.025：1。

進一步，步驟1)中，所述熱解在氮氣/惰性氣體保護氛圍中進行，并且以3～10℃/min的速度升溫至250～290℃，優(yōu)選以6℃/min的速度升溫至295℃，攪拌反應1～2h，根據(jù)實驗結果，優(yōu)選1h。