制备结晶纳米颗粒的方法技术

一种形成许多纳米颗粒１０的方法，所述许多纳米颗粒１０的每一个包含纳米结晶无机核心１２和基本覆盖纳米结晶无机核心１２的至少一个外层涂层１４，所述至少一个外层涂层１４包含至少一种可离子化的稳定化材料，该方法包括以下步骤： ａ）组合非极性质子惰性有机溶剂、氧化剂和第一表面活性剂，其中第一表面活性剂以第一浓度存在并且具有可极化的头基； ｂ）提供至少一种有机金属化合物到组合的非极性质子惰性有机溶剂、氧化剂和第一表面活性剂中，其中所述至少一种有机金属化合物包含金属和至少一种配体；和 ｃ）在惰性气氛下把组合的非极性质子惰性有机溶剂、氧化剂、第一表面活性剂和所述至少一种有机金属化合物以第一时间间隔加热到约３０℃－约４００℃的温度，从而使至少一种有机金属化合物与氧化剂在第一表面活性剂和非极性质子惰性溶剂存在下反应，形成许多纳米颗粒１０，所述许多纳米颗粒１０的每一个包含纳米结晶无机核心１２和包含第一表面活性剂的至少一个外层涂层１４。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含有无机材料核心的纳米颗粒。更具体地，本专利技术涉及一种制备单分散纳米颗粒的方法。甚至更具体地，本专利技术涉及一种制备具有结晶混合尖晶石铁氧体核心的单分散纳米颗粒的方法。目前用来合成这样的纳米颗粒的方法存在若干缺点。通过这些方法获得的纳米颗粒往往具有宽的尺寸分布。因此，必须包括至少一个分级步骤，以获得具有希望的尺寸分布的总体。现有方法获得的纳米颗粒还具有低结晶度。而且，由于强的颗粒间相互作用，纳米颗粒往往团聚。因此，所需要的是一种在单一步骤中制备许多单分散结晶纳米颗粒的合成方法。还需要一种制备抗团聚的许多单分散结晶纳米颗粒的方法。因此，本专利技术的一个方面是提供一种形成许多单分散纳米颗粒的方法。所述许多纳米颗粒的每一个包含一种纳米晶体无机核心和至少一个基本覆盖所述纳米晶体无机核心的外层涂层。该至少一个外层涂层包含一种可离子化的稳定化材料。该方法包括以下步骤组合非极性质子惰性的有机溶剂、氧化剂和第一种表面活性剂，其中第一种表面活性剂具有可极化的头基并且以第一浓度存在；提供至少一种有机金属化合物到组合的非极性质子惰性有机溶剂、氧化剂、和第一表面活性剂中；在惰性气氛下把组合的非极性质子惰性有机溶剂、氧化剂、第一表面活性剂和所述至少一种有机金属化合物加热到第一温度，该第一温度在约30℃-约400℃范围内，加热时间为第一时间间隔，从而使至少一种有机金属化合物和氧化剂在第一表面活性剂和非极性质子惰性有机溶剂存在下反应，形成许多纳米颗粒，所述许多纳米颗粒的每一个包含纳米晶体无机核心和至少一个包含第一种表面活性剂的外层。至少一种有机金属化合物包含金属和至少一种配体。本专利技术的第二个方面是提供一种形成许多单分散纳米颗粒的方法。所述许多单分散纳米颗粒的每一个包含结晶混合尖晶石铁氧体。结晶混合尖晶石铁氧体包含第一氧化态的铁和第二氧化态的过渡金属，其中第二氧化态与第一氧化态不同。该方法包括以下步骤组合非极性质子惰性的有机溶剂、氧化剂和第一种表面活性剂，其中第一种表面活性剂以第一浓度存在并且具有可极化的头基；在惰性气氛下加热组合的非极性质子惰性溶剂、氧化剂和第一种表面活性剂到第一温度；在第一温度下提供至少一种有机-铁化合物到组合的非极性质子惰性有机溶剂、氧化剂、和第一表面活性剂中；把有机-铁化合物与组合的非极性质子惰性溶剂、氧化剂和第一种表面活性剂一起在第一温度下在惰性气氛下保持第一时间间隔；在第一时间间隔结束时，在第一温度下提供至少一种有机-过渡金属化合物到有机-铁化合物与组合的非极性质子惰性溶剂、氧化剂和第一种表面活性剂中；在惰性气氛下把组合的非极性质子惰性溶剂、氧化剂、第一表面活性剂、有机-铁化合物和至少一种有机-过渡金属化合物加热到第二温度，加热时间为第二时间间隔；从而使有机-铁化合物、有机-过渡金属化合物和氧化剂在第一种表面活性剂和非极性质子惰性有机溶剂的存在下反应形成许多单分散纳米颗粒，所述许多单分散纳米颗粒的每一个包含结晶混合尖晶石铁氧体。本专利技术的第三个方面是提供一种形成许多单分散纳米颗粒的方法。所述许多单分散纳米颗粒的每一个包括结晶混合尖晶石铁氧体核心和至少一个基本覆盖该无机核心的外层涂层，所述结晶混合尖晶石铁氧体包含第一氧化态的铁和第二氧化态的过渡金属，其中第二氧化态与第一氧化态不同。该方法包括以下步骤组合非极性质子惰性的有机溶剂、氧化剂和第一种表面活性剂，其中第一种表面活性剂以第一浓度存在并且具有可极化的头基；在惰性气氛下加热组合的非极性质子惰性溶剂、氧化剂和第一种表面活性剂到第一温度；在第一温度下提供一种有机-铁化合物到组合的非极性质子惰性有机溶剂、氧化剂、和第一表面活性剂中；把有机-铁化合物与组合的非极性质子惰性溶剂、氧化剂和第一种表面活性剂一起在第一温度下在惰性气氛下保持第一时间间隔；在第一时间间隔结束时，在第一温度下提供至少一种有机-过渡金属化合物到有机-铁化合物与组合的非极性质子惰性溶剂、氧化剂和第一种表面活性剂中；在惰性气氛下把组合的非极性质子惰性溶剂、氧化剂、第一表面活性剂、有机-铁化合物和至少一种有机-过渡金属化合物加热到第二温度，加热时间为第二时间间隔；从而使有机-铁化合物、有机-过渡金属化合物和氧化剂在第一种表面活性剂和非极性质子惰性有机溶剂的存在下反应形成许多单分散纳米颗粒，其中，所述许多单分散纳米颗粒的每一个包含结晶混合尖晶石铁氧体；并从溶剂中沉淀出所述许多单分散纳米颗粒。由以下的详细描述、附图和所附权利要求，本专利技术的这些和其它方面、优点和突出特征将会变得更清楚。图5b是由本专利技术方法制备的锰铁氧化物纳米颗粒的选区电子衍射谱图；图6是由本专利技术方法制备的尖晶石结构的混合铁氧化物纳米晶的透射电子显微图像；图7是具有外层涂层的尖晶石结构的混合铁氧化物纳米晶的高分辨透射电子显微图像。在下列描述中，在图中所示的一些视图中，相同的附图标记表示表示相同的或相应的部分。也可以理解，术语例如“顶”、“底”、“外部”、“内部”等是方便的词并且不被理解为限定性术语。一般参考附图，特别是附图说明图1，可以理解，图解说明是为了描述本专利技术的一个优选实施方案并且本专利技术不限于此。由本专利技术方法形成的纳米颗粒的截面图的示意图表示在图1中。参见图1，纳米颗粒10包含无机核心12和外部涂层14。无机核心12包含基本结晶的无机材料。在本文中，“基本结晶”理解为表示无机核心12包含至少50体积％，至少75体积％的结晶材料。更优选地，无机核心12是单晶。在一个实施方案中，无机核心12是球形的，直径为约1nm～约1000nm。纳米颗粒10描述在美国专利申请_______，标题为“具有无机核心的纳米颗粒”，在2002年_______由Peter JohnBonitatebus，Jr.and Havva Yagci Acar提交，其内容整体引入本文作为参考。无机核心12可以包含许多无机材料，包括但是不限于本领域已知的元素形式的过渡金属、金属氧化物和超顺磁材料。例如，包含超顺磁材料的无机核心12可以含有元素铁、尖晶石铁氧体(Fe3O4)或至少一种具有式MFe2O4的混合尖晶石铁氧体的一种，其中M是一种含有与支配形式的铁的氧化态不同氧化态的金属，铁的氧化态是3+。M的非限制性实施例包括铁(其中一部分铁是Fe2+；具有2+氧化态的铁)、铜、钛、锰、镉、钴、镍、铬、钆、锌、钇、钼和钒。外层涂层14布置在无机核心12的表面，使得外层涂层14基本上覆盖并且包围无机核心12。外层涂层14包含一种可离子化的稳定化材料15，其具有至少一个官能化基团，或许多这样的可离子化的稳定化材料。在一个实施方案中，可离子化稳定化材料可以包含硅氧烷。在另一个实施方案中，可离子化稳定化材料15包含至少一个可离子化的头部16和至少一个尾部18，头部16偶合到无机核心12的表面上，尾部18包含至少一个官能化的基团。至少一个可离子化的头部包含醇、硫醇(包括硫醇盐)、胺、有机羧酸盐、有机膦酸盐和有机亚磷酸盐的至少一种。外层涂层14用来防止一个无机核心12与另一个无机核心接触，由此防止多个纳米颗粒10的团聚。外层涂层14的组分最终可以进行反应，以便为无机核心12提供更持久的“壳”，或者被设计用于特定用途的其它材料取代，所述用途例如但不限于诊断用途。纳米颗粒1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·小博尼塔特布斯，H·Y·阿卡，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：