基于铂化铁纳米颗粒构建纳米异质结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于铂化铁纳米颗粒构建纳米异质结构的方法。以铂化铁纳米颗粒为种子，诱发多种材料在其表面后续生长，从而构建出包含磁性铂化铁部分和后续生长部分的纳米异质结构材料；所述铂化铁纳米颗粒粒径大于1nm，小于10nm；所述后续生长部分包括铁的氧化物类材料、II-VI族元素的半导体材料以及贵金属材料。本发明专利技术方法可以在简单的油胺体系中，以铂化铁纳米颗粒作为种子，通过简单的控制温度、时间以及后续第二种材料前体的投料量等基本反应条件，达到制备不同类型多功能纳米异质材料的目的。本发明专利技术的制备方法体系简单、普适性好、可控性强，适合用于大批量重复生产以磁纳米颗粒为基础的多功能纳米异质材料。

【技术实现步骤摘要】
基于铂化铁纳米颗粒构建纳米异质结构的方法
本专利技术涉及一种构建多种纳米异质结构的方法，特别是涉及一种基于铂化铁纳米颗粒构建多种纳米异质结构材料的方法及得到的纳米异质结构颗粒和其在生物、医用材料
中的应用。
技术介绍
纳米颗粒的构建限制在一个狭窄的尺度范畴内，使得其相对于宏观材料具有很多独特的物理、化学性质，如特殊的光、磁学性质；有趣的表面和结构性质等。另外，在尺度上纳米颗粒与抗体、膜受体、核酸、蛋白以及其他很多生物分子同属一个范畴，再结合其高比表面积和性质的可调控性，使得纳米颗粒在成像、诊断以及治疗方面具有很大的应用潜力，它的发展给现有技术提供了巨大的改善。目前，运用于纳米医药领域的纳米颗粒比较有代表性有磁纳米颗粒、量子点、脂质体、树状聚合物、碳纳米管、金纳米颗粒等。许多商业化的基于这些纳米颗粒的治疗方法正在快速的发展起来，不断地充实这市场上的诊断、治疗产品。尽管纳米颗粒的应用给目前的生物医药领域带来很好的效益。但是，目前来说仍然相当大应用局限需要克服。尤其是纳米颗粒辅助成像这一方面，我们知道，很多疾病（如肿瘤、局部炎症等）的病灶确定需要借助多种成像检测手段相互辅助才能达到确诊的目的，另外由于人体的复杂性和病灶的多样性以及设备本身的检测局限，在实际成像操作中我们需要配合相应的造影剂才能达到理想的检测灵敏度和分辨率，这就造成一个事实，我们可能不得不在一个检测流程当中使用多种造影剂，这种情况不仅影响检测实施的效率，同时也增加了检测成本，更重要的是多种造影剂的使用对病人本身的健康造成一定的风险。然而，目前作为造影剂主要候选纳米颗粒一般只能提供单一功能手段—如MRI造影增强或者荧光成像等。不仅如此，还有体内细胞性活动的实时监控，目标区域的特异性靶向以及细胞靶向药物高效运输等问题也同样突出，成为现今纳米技术与临床诊断技术结合的瓶颈。这些问题的存在，限制了临床技术手段的进一步完善，所以当前对于检测设备的优化整合以及纳米颗粒结构和功能多样化的需求日益强烈。特别是后者，成为现今纳米
众多学者关注的焦点，从成像、诊断、载药、治疗等不同需求出发，研究人员纷纷开始投身于具有多功能特点的纳米异质材料的开发当中，多种多样的多功能纳米异质材料不断地进入人们的视野，包括磁性-半导体异质纳米异质材料（ShuliHeetal.2008）、磁性-贵金属纳米异质材料（ChenjieXuetal.2008）、磁性-氧化物纳米异质材料（TiejunZhouetal.2010）等，这些材料不仅结构新颖，并且性质上往往兼具不同材料的特点呈现多功能性，例如磁性-半导体异质纳米异质材料同时具有磁性和荧光特性；磁性-贵金属纳米异质材料同时具有磁性和表面等离子共振效应。目前，这些材料已经逐渐显示出它们独特的价值和巨大的潜力，成为现今纳米
研究的热点。目前来讲，虽然在有机体系中制备多功能纳米异质材料的方法已经有不少，如：Fe3O4/CdSe(Duetal.2006)、Fe3O4/Au（ChenjieXuetal.2008）、FePt/CdSe(Trinhetal.2011)、CoPt/CdSe(Tianetal.2009)、Co/CdSe(Kimetal.2005)等纳米异质颗粒。然而，这些方法往往需要近乎苛刻的条件控制和复杂的反应体系，这对于发展大规模制备技术是极其不利的。所以发展一种简单、方便、高效且具备相当的普适性的制备多功能异质纳米材料的方法的需求显得非常迫切。这种体系一旦建立，对于发展纳米异质材料可重复性生产、大批量制备是非常有意义和价值的。铂化铁（FePt）是非常重要的一类磁性纳米材料，在信息存储，催化以及生物成像方面有着巨大的前景，另外，由于构成元素及其表面价态的缘故，FePt能够为高效的电子转移介质，能够促发多种氧化还原反应的进行。因而，基于FePt纳米颗粒来构建多功能纳米异质结构，有利于反应均一、高效的发生。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种简单、高效并且通用的构建多种纳米异质结构的方法。为达上述目的，本专利技术一种基于铂化铁纳米颗粒构建多种纳米异质结构的方法，以铂化铁纳米颗粒为种子，诱发多种材料在其表面后续生长，从而构建出包含磁性铂化铁部分和后续生长部分的纳米异质结构材料；所述铂化铁纳米颗粒粒径大于1nm，小于10nm；所述后续生长部分包括铁的氧化物类材料、II-VI族元素的半导体材料以及贵金属材料。所述纳米异质结构一般为二聚体结构，包含磁性部分（铂化铁）和后续生长部分（氧化物类材料、II-VI族元素的半导体材料以及贵金属材料）。根据后续生长部分材料的不同，所述方法合成的纳米异质结构可分为磁性-氧化物纳米颗粒、磁性-半导体纳米颗粒和磁性-贵金属纳米颗粒三种类型。本专利技术的方法，其中所述铁的氧化物类材料为Fe3O4或Fe2O3；所述II-VI族元素的半导体材料为CdS、CdSe、CdSeS、CdTeS或CdTeSe；所述贵金属材料为Au、Ag或金银合金。其中所述铂化铁纳米颗粒的尺寸可以在1～10nm之间任意选择，考虑到最终合成异质纳米材料的实用性以及合成的高效性，这里优选2～5nm范围的FePt纳米颗粒（此范围内FePt纳米颗粒均可容易的合成纳米异质材料，可根据实际需求任意选取使用），而最终合成的纳米异质材料的尺寸为（2～5nm）-（3～20nm），前者为FePt纳米颗粒范围，后者为后续生长异质部分尺寸。例如，FePt-CdS（2nm-10nm）即表示该异质纳米材料由直径2nmFePt部分和直径10nm的CdS半导体部分构成。进一步地，本专利技术的方法包括以下步骤：（1）以铁的化合物和铂的化合物为原料，以油酸和油胺为表面活性剂，采用热分解方法，得到铂化铁纳米颗粒；（2）将铂化铁纳米颗粒溶于油胺中并在惰性气体的保护下加热到80～300℃，得到溶液A；（3）将所述后续生长材料的反应前体快速注入到步骤（2）中得到的溶液A中使其反应，控制温度在80～300℃，得到含有纳米异质结构材料的溶液B；（4）向上述溶液B中加入过量的极性溶剂使其沉降，除去未参与反应的反应前体和反应溶剂油胺，得到所述的纳米异质结构材料。本专利技术的方法，其中还包括在所述步骤（4）之后对得到的纳米异质结构材料真空干燥的步骤。本专利技术的方法，以油胺同时作为溶剂、表面配体和还原剂，从而简化了整个反应体系，提高反应的效率。本专利技术的方法，其中步骤（1）所述的热分解法为本领域常规方法，例如：将铁或铂有机化合物在高温下热分解为相应的金属原子或金属原子的脂肪酸/或脂肪胺的螯合物，进而成核，生长为相应的磁性金属FePt纳米颗粒。本专利技术的方法，其中优选所述步骤（1）中，铁的化合物是羰基铁或乙酰丙酮铁，由于羰基铁具有较强毒性，考虑反应的安全性这里优选乙酰丙酮铁作为合成原料；所述铂的化合物为乙酰丙酮铂。本专利技术的方法，其中优选所述步骤（1）中，铁或铂的化合物与油酸和油胺总的摩尔比为1：（0.1～20），油酸和油胺的重量比没有限制，所得铂化铁纳米颗粒的直径为1～10nm。由于该摩尔比直接决定所合成铂化铁纳米颗粒的尺寸，所以根据前述铂化铁纳米颗粒尺寸优选范围，该摩尔比优选范围为1：（1～7.5）。本专利技术的方法，其中所述步骤（3）中，不同后续生长材料所需的反应前体不同。具体来讲，生长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于铂化铁纳米颗粒构建纳米异质结构的方法，其特征在于：以铂化铁纳米颗粒为种子，诱发多种材料在其表面后续生长，从而构建出包含磁性铂化铁部分和后续生长部分的纳米异质结构材料；所述铂化铁纳米颗粒粒径大于1nm，小于10nm；所述后续生长部分包括铁的氧化物类材料、II‑VI族元素的半导体材料以及贵金属材料。

【技术特征摘要】
1.一种基于铂化铁纳米颗粒构建纳米异质结构的方法，其特征在于：以铂化铁纳米颗粒为种子，诱发多种材料在其表面后续生长，从而构建出包含磁性铂化铁部分和后续生长部分的纳米异质结构材料；所述铂化铁纳米颗粒粒径大于1nm，小于10nm；所述后续生长部分包括铁的氧化物类材料、II-VI族元素的半导体材料以及贵金属材料；其中，所述铁的氧化物类材料为Fe3O4或Fe2O3；所述II-VI族元素的半导体材料为CdS、CdSe、CdSeS、CdTeS或CdTeSe；所述贵金属材料为Au、Ag或金银合金；所述的方法按照以下步骤进行：(1)以乙酰丙酮铁和乙酰丙酮铂为原料，以油酸和油胺为表面活性剂，采用热分解方法，得到铂化铁纳米颗粒；乙酰丙酮铁或乙酰丙酮铂与油酸和油胺的摩尔比为1：(0.1～20)，所得铂化铁纳米颗粒的直径为1～10nm；(2)将铂化铁纳米颗粒溶于油胺中并在惰性气体的保护下加热到80～300℃，得到溶液A；基于10mg所述铂化铁纳米颗粒，作为反应溶剂，油胺的用量在5-50ml之间；(3)将所述后续生长材料的反应前体快速注入到步骤(2)中得到的溶液A中使其反应，控制温度在80～300℃，得到含有纳米异质结构材料的溶液B；后续生长材料的反应前体为油酸铁、羰基铁、油酸镉、硬脂酸镉、单质硫、单质硒、单质碲、氯化金、碳酸金、硝酸银、碳酸银的一种或多种；反应前体为油酸铁、羰基铁时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙印林，郑强，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11