一种制备单分散四氧化三铁磁性纳米粒子的方法技术

本发明专利技术属于无机纳米材料制备工艺技术领域，具体地涉及一种制备单分散四氧化三铁磁性纳米粒子的方法。先将乙酰丙酮铁，乙二胺四乙酸二钠，三水合乙酸钠在醇混合溶液中充分溶解后，进行溶剂热反应，经过超声洗涤和磁分离后，再经过真空干燥后即得目的产物。本发明专利技术所制备单分散磁性四氧化三铁纳米粒子的大小非常均匀的小球，其粒度分布很窄，其粒径分布呈正态分布，90%的粒径分布在25±5纳米。四氧化三铁粒子表面电荷密度高、表面修饰羧基、水溶液分散性好，可以在磁分离富集回收技术研究领域得到广泛的应用。

A method of preparing monodisperse Fe3O4 Magnetic Nanoparticles

The invention belongs to the technical field of inorganic nano material preparation, in particular to a method for preparing monodisperse ferric oxide magnetic nano particles. First, the iron acetylacetonate, disodium ethylenediaminetetraacetate and sodium trihydrate acetate were dissolved in the mixed solution of alcohol, then the solvothermal reaction was carried out. After ultrasonic washing and magnetic separation, and then vacuum drying, the target product was obtained. The monodisperse magnetic ferric oxide nanoparticles prepared by the invention have very uniform size, narrow particle size distribution, normal particle size distribution, and 90% particle size distribution at 25 \u00b1 5 nm. Fe3O4 particles have high surface charge density, surface modified carboxyl group and good dispersibility in aqueous solution, which can be widely used in the field of magnetic separation, enrichment and recovery technology.

【技术实现步骤摘要】
一种制备单分散四氧化三铁磁性纳米粒子的方法
本专利技术涉及一种制备磁性四氧化三铁纳米材料的方法，属于无机纳米材料制备工艺

技术介绍
四氧化三铁（FerroferricOxide），化学式Fe3O4。行业内也可以称为氧化铁黑、吸铁石、黑氧化铁，因其是具有磁性的黑色粉末，所以又被称为磁性氧化铁。四氧化三铁是一种低毒材料，大鼠口经LD50：>5gm/kg，小鼠引入腹膜LD50：1890mg/kg。由于四氧化三铁的低毒特性，经常在生物医药分离富集领域中得到广泛的应用。分离富集包括分离和富集两个相互联系的化学和物理工艺过程。在药物应用领域，免疫磁性材料作为释药系统的载体，利用外加磁场，将药物载至预定区域，可使免疫磁性材料上的抗癌药物更易与癌细胞接触，提高杀伤癌细胞的效果。在生物应用方面，免疫磁性材料可通过直接法和间接法来分离人类各种细胞，如红细胞、神经干细胞，造血细胞、T淋巴细胞等。磁分离的简要工艺过程是：将能够结合待分离样品的磁性材料加入到含有待分离样品的溶液中，等磁性材料与待分离样品充分结合后，通过磁分离设备对溶液施加外磁场，在外磁场的作用下结合有待分离样品的磁性材料从溶液中富集出来，从而实现待分离样品的分离。四氧化三铁的磁分离技术应用起来方便快捷、所需设备简单、提取效率高点。单分散体系通常是指分散相品种单一且粒度分布很窄（即粒径绝大部分相等）的分散体系，粒径分布呈正态分布。由于单分散四氧化三铁磁性纳米粒子具有富集目标单一、富集效率高的特点。如何能够高效大量的制备单分散磁性纳米四氧化三铁粒子是该领域目前亟待解决的研究课题。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种工艺简单，制备单分散磁性四氧化三铁纳米粒子的方法。本专利技术所制备磁性纳米四氧化三铁粒子尺寸分布很窄，粒径分布呈正态分布，90%的粒径分布在25±5纳米，其磁性介于超顺磁与铁磁性之间。四氧化三铁粒子表面修饰羧基、粒子表面电荷密度高、表面修饰羧基、水溶液分散性好，可以在磁分离富集回收技术研究领域得到广泛的应用。为达到上述目的，本专利技术是这样实现的：一种制备单分散四氧化三铁磁性纳米粒子的方法，将乙酰丙酮铁、乙二胺四乙酸二钠及三水合乙酸钠在醇混合溶液中充分溶解后，先进行三维高频共振处理，再进行溶剂热反应，经过超声洗涤和磁分离后，再经过真空干燥即得目的产物。作为一种优选方案，本专利技术所述乙酰丙酮铁、乙二胺四乙酸二钠及三水合乙酸钠的质量比依次为1：0.1～1：0.2～5；进一步地，本专利技术所述乙酰丙酮铁的浓度为0.02～0.3g/mL。进一步地，本专利技术所述的醇混合溶液为乙二醇与聚乙二醇-200的混合物；所述乙二醇与聚乙二醇-200的体积比为1：0.1～10。进一步地，本专利技术所述醇混合溶液为乙二醇和聚乙二醇-200经混合后，在100℃下搅拌2小时形成的混合溶液。进一步地，本专利技术所述的三维高频共振处理的圆频振动频率为100～120赫兹，时间为8～15秒,得到混合物。进一步地，本专利技术所述的溶剂热反应温度在150～220℃，反应时间为6～48小时。进一步地，本专利技术所述超声洗涤和磁分离步骤包括：（1）将上清液倒掉,底部黑色产物用乙醇和去离子水的混合物转移至烧杯中；所述乙醇和去离子水的体积比为1：1；（2）将烧杯放入超声清洗器中超声清洗后，在其下方放置磁铁，在磁场作用下去除上清液,重复上述磁分离操作3次；（3）用去离子水重复上述磁分离操作3次，最后将黑色产物分散在去离子水中。进一步地，本专利技术所述真空干燥条件：温度控制在50～70℃；真空度控制在-0.05～-0.1Mpa；时间为1～3小时。与现有技术相比，本专利技术具有如下特点：（1）磁性纳米四氧化三铁粒子尺寸分布很窄，粒径分布呈正态分布，90%的粒径分布在25±5纳米，其磁性介于超顺磁与铁磁性之间。四氧化三铁粒子表面修饰羧基，可以应用在磁分离富集回收装置中。（2）磁性纳米四氧化三铁粒子的磁分离富集回收速度快，在磁场强度10.0KOe下，富集分离1g/10mL水溶液中的四氧化三铁纳米粒子需要3.5～4.0秒，回收率为99.5～99.9%。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的保护范围不仅局限于下列内容的表述。图1为本专利技术所制备的单分散四氧化三铁磁性纳米材料的XRD衍射花样图。图2为本专利技术所制备的单分散四氧化三铁磁性纳米材料的FT-IR谱图。图3为本专利技术所制备的单分散四氧化三铁磁性纳米材料的SEM图。图4为本专利技术所制备的单分散四氧化三铁磁性纳米材料的SEM图。图5为本专利技术所制备的单分散四氧化三铁磁性纳米材料的SEM图。图6为本专利技术所制备的单分散四氧化三铁磁性纳米材料的SEM图。图7为本专利技术所制备的单分散四氧化三铁磁性纳米材料的SEM图。具体实施方式本专利技术将乙酰丙酮铁，乙二胺四乙酸二钠，三水合乙酸钠在醇混合溶液中充分溶解后，先进行三维高频共振处理，再进行溶剂热反应，经过超声洗涤和磁分离后，再经过真空干燥后即得目的产物，其制备步骤是：（1）上述的乙酰丙酮铁，乙二胺四乙酸二钠，三水合乙酸钠的质量比为1：0.1～1：0.2～5；上述的乙酰丙酮铁浓度为0.02～0.2g/mL。（2）上述的所述的醇混合溶液为乙二醇和聚乙二醇-200的混合物；上述的醇胺混合溶液为乙二醇和聚乙二醇-200的混合物在100℃下搅拌2小时后再使用；上述的乙二醇：聚乙二醇-200的体积比为1：0.1～10。（3）上述的三维高频共振处理的圆频振动频率为100～120赫兹，时间为8～15秒,得到混合物。（4）上述的溶剂热反应温度在150～220℃，反应时间为6～48小时。（5）上述的磁分离和洗涤操作工艺流程是先将上清液倒掉,底部黑色产物用乙醇和去离子水的混合物(体积比为=1：1)转移至烧杯中。将烧杯放入超声清洗器中超声后，在其下方放置磁铁,这些磁性纳米粒子快速聚集在烧杯底部,在磁场下去除上清液,重复上述磁分离操作3次。再用去离子水重复上述磁分离操作3次，最后将黑色产物分散在去离子水中。（6）上述的真空干燥操作工艺流程的条件，温度为50～70℃，真空度为-0.05～-0.1Mpa，时间为1～3小时。参见图1为本专利技术所制备的磁性四氧化三铁纳米材料的XRD衍射花样图，可以看出产物为四氧化三铁，三强峰分别为（311），（440），（511）其PDF卡号为：03-0863。图2为本专利技术的磁性四氧化三铁纳米材料的FT-IR谱图，可以看出四氧化三铁表面修饰了羧基。图3～7为本专利技术制备的单分散磁性四氧化三铁磁性纳米粒子的SEM图，可以看出四氧化三铁纳米粒子的形状大小非常均匀的小球，其粒度分布很窄（即粒径绝大部分相等），其粒径分布呈正态分布，90%的粒径分布在25±5纳米。实施例1将乙二醇和聚乙二醇-200按照体积比为1：0.1充分混合后在100℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备单分散四氧化三铁磁性纳米粒子的方法，其特征在于：将乙酰丙酮铁、乙二胺四乙酸二钠及三水合乙酸钠在醇混合溶液中充分溶解后，先进行三维高频共振处理，再进行溶剂热反应，经过超声洗涤和磁分离后，再经过真空干燥即得目的产物。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备单分散四氧化三铁磁性纳米粒子的方法，其特征在于：将乙酰丙酮铁、乙二胺四乙酸二钠及三水合乙酸钠在醇混合溶液中充分溶解后，先进行三维高频共振处理，再进行溶剂热反应，经过超声洗涤和磁分离后，再经过真空干燥即得目的产物。


2.根据权利要求1所述一种制备单分散四氧化三铁磁性纳米粒子的方法，其特征在于：所述乙酰丙酮铁、乙二胺四乙酸二钠及三水合乙酸钠的质量比依次为1：0.1～1：0.2～5。


3.根据权利要求2所述一种制备单分散四氧化三铁磁性纳米粒子的方法，其特征在于：所述乙酰丙酮铁的浓度为0.02～0.3g/mL。


4.根据权利要求3所述一种制备单分散四氧化三铁磁性纳米粒子的方法，其特征在于：所述的醇混合溶液为乙二醇与聚乙二醇-200的混合物；所述乙二醇与聚乙二醇-200的体积比为1：0.1～10。


5.根据权利要求4所述一种制备单分散四氧化三铁磁性纳米粒子的方法，其特征在于：所述醇混合溶液为乙二醇和聚乙二醇-200经混合后，在100℃下搅拌2小时形成的混合溶液。

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【专利技术属性】
技术研发人员：许家胜，张特，张杰，陆思琦，邢锦娟，李君华，鄂涛，杨姝宜，唐克，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21