一种磁性Fe@Fe制造技术

本发明专利技术提供了一种磁性Fe@Fe

【技术实现步骤摘要】
一种磁性Fe@Fe3O4核壳结构纳米线的制备方法
本专利技术属于一维磁性纳米线
具体涉及一种磁性Fe@Fe3O4核壳结构纳米线的制备方法。
技术介绍
21世纪以来，磁性纳米线在生物医学领域受到了广泛关注。由于优异的磁学性能、良好的几何各向异性和较大的表面体积比，能在血液中循环时间更长，在多孔组织(肿瘤部位)中具有更好的移动性和更高的穿透性。因此，磁性纳米线可作为高效靶向纳米材料应用于靶向载药、磁共振成像、磁热疗和磁性分离等领域。磁性铁氧体纳米线凭借着较低的细胞毒性、良好的生物相容性和廉价易得，具有很好的应用前景。目前，制备磁性铁氧体纳米线的方法大体上可以分为两种，第一种通常是利用油酸铁(Fe-(CO)5)前驱体的热分解，Liu等人(LiuBao,Wai-LeongLow,al.,J.Mater.Chem.,2012,22,7117–7120.)制备了一种单晶结构的一维的γ-Fe2O3磁性纳米线，将干燥后的油酸铁前驱体溶解于含有苄醚的亚油酸钠中，以3～5℃/min的升温速度加热到300℃，恒温反应60min，然后待反应混合物自然冷却至室温，向反应混合物中加入10mL氯仿和20mL甲醇，使制得的磁性纳米线沉淀，经离心、清洗再分散，即得到γ-Fe2O3磁性纳米线。第二种比较典型的方法为溶胶-凝胶法，曹小兵(曹小兵.Fe@α-Fe2O3核壳结构纳米线的磁学性质[D].天津：天津大学，2014)等人以0.7mol/L的NaBH4为还原剂，将配置好的NaBH4溶液快速倒入0.05mol/L的FeSO4溶液中，在60℃下搅拌30min，分离出生成物，用去离子水和酒精反复清洗，将清洗所得的物质进行干燥，干燥温度为60℃，时间为24h。接下来将得到的产物放入管式炉中，其中退火温度为380℃，退火4h，即得到Fe@α-Fe2O3核壳结构的磁性纳米线。上述两种方法均在溶液中利用化学反应进行的，虽都制得磁性铁氧体纳米线，但这些磁性纳米线在形成的初始阶段由于溶液中的磁性纳米颗粒之间存在很强相互吸引的作用力，颗粒之间容易团聚，最终导致制备的产物的直径、长度等尺寸分布不均匀，且长径比可控性差，因而，使得磁性纳米线的性能不稳定，这是制备磁性纳米线的一个普遍困难。另外α-Fe2O3虽然生物相容性和化学稳定性都较好，但不具备磁性，且通过高温氧化处理制得的α-Fe2O3，致密性比较差。而γ-Fe2O3虽然具有磁性，但是在自然条件下属于亚稳定状态，在含盐的水溶液中很容易被氧化。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺陷，目的是提供一种可操作性强和简单方便的磁性Fe@Fe3O4核壳结构纳米线的制备方法，用该方法制备的磁性Fe@Fe3O4核壳结构纳米线形貌尺寸均匀、长径比可调、氧化层致密、性能稳定和磁性优良。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：步骤1、双通多孔阳极氧化铝模板的制备步骤1.1、一次氧化将铝片置于0.3～0.5mol/L的H2SO4溶液中，在电压为20～25V和温度为0～5℃的条件下电化学腐蚀4～6h，得到一次氧化铝片。步骤1.2、去除一次氧化膜将所述一次氧化铝片置于50～60℃的混合水溶液中，浸泡3～5h，再用去离子水洗涤，得到去除一次氧化膜的铝片。步骤1.3、二次氧化将所述去除一次氧化膜的铝片置于0.3～0.5mol/L的H2SO4溶液中，在恒压直流20～25V和温度为0～5℃的条件下电化学腐蚀16～20h，用去离子水清洗；再置于饱和氯化铜溶液中浸泡10～30min，用去离子水清洗，得到多孔阳极氧化铝模板。步骤1.4、扩孔在30～35℃水浴条件下，将所述多孔阳极氧化铝模板置于3～5wt％的H3PO4溶液中，浸泡20～40min以进行扩孔，再用去离子水清洗，得到双通多孔阳极氧化铝模板。步骤2、电沉积Fe纳米线步骤2.1、在所述双通多孔阳极氧化铝模板上溅射一层金膜，得到溅射金膜的双通多孔阳极氧化铝模板。步骤2.2、在三电极体系中，以所述溅射金膜的双通多孔阳极氧化铝模板为工作电极、以铂片为阳极和以饱和甘汞电极为辅助电极；电解液的组成为：60～100g/L的FeSO4·7H2O、20～30g/L的H3BO3和15～30g/L的抗坏血酸，pH值为3.5～5；使用恒电位电沉积，得到沉积有Fe纳米线的双通多孔阳极氧化铝模板。步骤3、磁性Fe@Fe2O3核壳结构纳米线的制备步骤3.1、将沉积有Fe纳米线的双通多孔阳极氧化铝模板置于3～5wt％H3PO4溶液中，浸泡30～50min以进行扩孔，得到扩孔后的沉积有Fe纳米线的双通多孔阳极氧化铝模板。步骤3.2、以扩孔后的沉积有Fe纳米线的双通多孔阳极氧化铝模板作为阳极、以铂片作为阴极，电解液的组成为：0.3～0.5wt％的NH4F和3～5wt％的H2O-EG溶液，在电压为30～40V和温度为20～25℃条件下电化学腐蚀3～10min，得到载于双通多孔阳极氧化铝模板中的磁性Fe@Fe2O3核壳结构纳米线。步骤4、退火还原处理步骤4.1、将步骤3得到的载于双通多孔阳极氧化铝模板中的磁性Fe@Fe2O3核壳结构纳米线置于气氛炉中，在空气气氛中，以5～10℃/min的速率升温至400～500℃，退火0.5h～1h，再以同样的速率降至室温，得到退火处理的载于双通多孔阳极氧化铝模板中的磁性Fe@Fe2O3核壳结构纳米线。步骤4.2、将退火处理的载于双通多孔阳极氧化铝模板中的磁性Fe@Fe2O3核壳结构纳米线置于气氛炉中，在体积分数为3～5％的氢气气氛中，以5～10℃/min升温速率加热至400～500℃，保温0.5h～1h，再以同样的速率降至室温，得到载于双通多孔阳极氧化铝模板中的磁性Fe@Fe3O4核壳结构纳米线。步骤5、释放磁性Fe@Fe3O4核壳结构纳米线将步骤4得到的载于双通多孔阳极氧化铝模板中的磁性Fe@Fe3O4核壳结构纳米线浸泡在3～5wt％的NaOH溶液中，浸泡50～70min，用去离子水洗涤，制得磁性Fe@Fe3O4核壳结构纳米线。所述铝片为经过退火和抛光预处理的铝片；铝片的纯度为99.999％。所述混合水溶液中：H3PO4为3～6wt％；H2CrO4为1～2wt％。所述恒电位电沉积的沉积条件是：沉积电压为-1.2～-1.5V，室温环境下的电沉积时间为5～15min。由于采用上述技术方案，本专利技术与已有技术对比具有如下有益效果：本专利技术采用模板法，利用两次电化学过程和一次退火还原处理，合成出磁性Fe@Fe3O4核壳结构纳米线，先采用电化学沉积的方法，在多孔阳极氧化铝模板上沉积Fe纳米线，由于沉积过程发生在模板的孔道中，而且孔道在空间上彼此独立且平行，这就使得每根Fe纳米线在形成初期以及生长过程的反应条件相同，且不会受到Fe纳米线彼此的磁性和表面热力学性质的影响，避免出现热分解法和溶胶-凝胶法中的纳米线的团聚现象，从而使得制备的Fe纳米线尺寸均匀一致，长径比可根据沉积时间和模板孔道的大小进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性Fe@Fe

【技术特征摘要】
1.一种磁性Fe@Fe3O4核壳结构纳米线的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：
步骤1、双通多孔阳极氧化铝模板的制备
步骤1.1、一次氧化
将铝片置于0.3～0.5mol/L的H2SO4溶液中，在电压为20～25V和温度为0～5℃的条件下电化学腐蚀4～6h，得到一次氧化铝片；
步骤1.2、去除一次氧化膜
将所述一次氧化铝片置于50～60℃的混合水溶液中，浸泡3～5h，再用去离子水洗涤，得到去除一次氧化膜的铝片；
步骤1.3、二次氧化
将所述去除一次氧化膜的铝片置于0.3～0.5mol/L的H2SO4溶液中，在恒压直流20～25V和温度为0～5℃的条件下电化学腐蚀16～20h，用去离子水清洗；再置于饱和氯化铜溶液中浸泡10～30min，用去离子水清洗，得到多孔阳极氧化铝模板；
步骤1.4、扩孔
在30～35℃水浴条件下，将所述多孔阳极氧化铝模板置于3～5wt％的H3PO4溶液中，浸泡20～40min以进行扩孔，再用去离子水清洗，得到双通多孔阳极氧化铝模板；
步骤2、电沉积Fe纳米线
步骤2.1、在所述双通多孔阳极氧化铝模板上溅射一层金膜，得到溅射金膜的双通多孔阳极氧化铝模板；
步骤2.2、在三电极体系中，以所述溅射金膜的双通多孔阳极氧化铝模板为工作电极、以铂片为阳极和以饱和甘汞电极为辅助电极，电解液的组成为：60～100g/L的FeSO4·7H2O、20～30g/L的H3BO3和15～30g/L的抗坏血酸，pH值为3.5～5，使用恒电位电沉积，得到沉积有Fe纳米线的双通多孔阳极氧化铝模板；
步骤3、磁性Fe@Fe2O3核壳结构纳米线的制备
步骤3.1、将沉积有Fe纳米线的双通多孔阳极氧化铝模板置于3～5wt％H3PO4溶液中，浸泡30～50min以进行扩孔，得到扩孔后的沉积有Fe纳米线的双通多孔阳极氧化铝模板；
步骤3.2、以扩孔后的沉积有Fe纳米线的双通多孔阳极氧化铝模板作为阳极、以铂片...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴开明，顾丽媛，曹晓明，
申请(专利权)人：武汉科技大学，材谷金带湖北高新技术产业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42