一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒的制备方法，制备方法包括：将金属前驱体和表面活性剂按比例溶于有机溶剂中形成均匀反应体系，金属前驱体包括金属M前驱体和铁的前驱体，金属M包括Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Mg中的一种或多种；利用微波快速升温方法将均匀反应体系快速升温至目标温度，在快速升温过程中每种金属前驱体达到热分解温度的时间差小于等于5min；对均匀反应体系保温一段时间后冷却降温，并离心得到超小铁氧体纳米颗粒。该制备方法使得不同类金属前驱体在极短的时间内均分解，克服了因不同前驱体分解温度差异显著而难以制备高单分散性超小尺寸铁氧体纳米颗粒的缺陷，实现了微波辅助快速同步热分解制备超小铁氧体纳米颗粒。小铁氧体纳米颗粒。小铁氧体纳米颗粒。

【技术实现步骤摘要】
一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒及制备方法


[0001]本专利技术属于纳米材料合成
，具体涉及一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒及制备方法。

技术介绍

[0002]超小铁氧体(颗粒尺寸2
‑
5nm)纳米颗粒由于其独特的磁学性能和优异的生物相容性等优势，可作为磁共振成像对比剂、药物递释载体等医用材料，在生物医学领域获得广泛应用。
[0003]目前关于超小铁氧体纳米颗粒的制备方法主要可分为水相合成和有机相合成两种。水相合成利用金属盐溶液，溶液粘度小无扩散限制，纳米颗粒生长速度很快，反应动力学难以进行控制，所制备的磁性纳米颗粒尺寸分布广且不均一。相比而言，有机相由于溶剂与表面活性剂的高粘度，使得单体受到扩散限制，因此可以调控反应动力学从而调控颗粒尺寸，并且所制备的颗粒尺寸分布很窄。但多种前驱体共热分解时，当分解温度差异较大导致不能再同一阶段成核，所以难以制备出单分散性的超小铁氧体纳米颗粒。
[0004]有文章报道通过调节现有配位复合物前驱体的分子结构，成功开发了动态同步热分解法，在尺寸均匀性、单结晶度都能得到控制，其尺寸可被精准调控从2nm到4nm；但采用热分解温度差异较大的多种前驱体制备超小铁氧体颗粒任存在很大困难。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒及制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术实施例提供了一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒的制备方法，包括步骤：
[0007]将金属前驱体和表面活性剂按比例溶于有机溶剂中形成均匀反应体系，其中，所述金属前驱体包括金属M前驱体和铁的前驱体，金属M包括Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Mg中的一种或多种；
[0008]利用微波快速升温方法将所述均匀反应体系快速升温至目标温度，其中，在快速升温过程中使得所述金属前驱体中每种金属前驱体达到热分解温度的时间差小于或等于5min；
[0009]对所述均匀反应体系保温一段时间后冷却降温，并离心得到超小铁氧体纳米颗粒。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述铁的前驱体包括含铁的有机配合物、含铁的碳酸盐中的任一种；所述金属M前驱体包括金属M的有机配合物、含金属M的碳酸盐中的一种或多种。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述铁的有机配合物包括芥酸铁、乙酰丙酮铁、油酸铁、羰基合铁、亚硝基羟基苯胺合铁中的任一种。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述金属M的有机配合物包括金属M元素与乙酰丙酮配体、有机酸、羰基、亚硝基羟基苯胺组合形成的前驱体中的一种或多种。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述表面活性剂包括油醇、油酸、油胺、10
‑
22个碳原子的醇、10
‑
22个碳原子的胺、三正辛基氧化膦、三正辛基膦、油酸钠中的一种或多种；
[0014]所述有机溶剂为高沸点有机溶剂，沸点大于240℃。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述金属前驱体和所述表面活性剂的摩尔比例为1:2。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，利用微波快速升温方法将所述均匀反应体系快速升温至目标温度，包括：
[0017]利用微波快速升温方法，设置微波程序，5
‑
15min从室温升至120℃，然后在5min内从120℃升至目标温度，目标温度为200
‑
240℃。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，对所述均匀反应体系保温一段时间后冷却降温，并离心得到超小铁氧体纳米颗粒得到超小铁氧体纳米颗粒，包括：
[0019]对所述均匀反应体系保温10
‑
30min，然后冷却降温至50℃以下；
[0020]采用氯仿
‑
异丙醇对产物进行离心，得到所述超小铁氧体纳米颗粒。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述超小铁氧体纳米颗粒的尺寸为2
‑
5nm。
[0022]本专利技术的另一实施例提供了一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒，由如上述实施例所述的制备方法制得，所述超小铁氧体纳米颗粒的结构为M
x
Fe3‑
x
O4，M为Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Mg中的至少一种，0＜x＜3。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0024]1、本专利技术的制备方法利用微波快速升温的特点，使得不同分解温度的多种金属前驱体在极短的时间内均分解，进而爆发式成核与生长，克服了因不同前驱体分解温度差异显著而难以制备高单分散性超小尺寸铁氧体纳米颗粒的缺陷，实现了微波辅助快速同步热分解制备超小铁氧体纳米颗粒，制备过程可控且简单易行。
[0025]2、本专利技术的超小铁氧体纳米颗粒具有粒径小且均一，单分散度高，结晶度高，多组分可控的优点，可应用于磁共振成像以及磁纳米颗粒成像领域。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例提供的一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒的制备方法的流程示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例提供的一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒的制备方法的方法示意图；
[0028]图3为本专利技术示例一提供的通过常规热分解制备的锰铁氧体纳米颗粒的透射电镜图及颗粒尺寸分布图；
[0029]图4为本专利技术示例二提供的微波辅助快速热分解制备的超小锰铁氧体纳米颗粒的透射电镜图及颗粒尺寸分布图；
[0030]图5为本专利技术示例三提供的微波辅助快速热分解制备的超小锰铁氧体纳米颗粒的透射电镜图及颗粒尺寸分布图；
[0031]图6为本专利技术示例四提供的微波辅助快速热分解制备的超小锰铁氧体纳米颗粒的透射电镜图及颗粒尺寸分布图；
[0032]图7是本专利技术示例五提供的微波辅助快速热分解制备的超小锰铁氧体纳米颗粒的透射电镜图及颗粒尺寸分布图；
[0033]图8为本专利技术示例五所制备的超小锰铁氧体纳米颗粒X射线光电子能谱谱图；
[0034]图9为本专利技术示例六提供的微波辅助快速热分解制备的超小锌铁氧体纳米颗粒的透射电镜图及颗粒尺寸分布图；
[0035]图10为本专利技术示例六所制备的超小锌铁氧体纳米颗粒X射线光电子能谱谱图。
具体实施方式
[0036]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0037]实施例一
[0038]请参见图1和图2，图1为本专利技术实施例提供的一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒的制备方法的流程示意图，图2为本专利技术实施例提供的一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒的制备方法的方法示意图。该制备方法包括步骤：
[0039]S1、将金属前驱体和表面活性剂按比例溶于有机溶剂中形成均匀反应体系。
[0040]具体的，所述金属前驱体包括金属M前驱体和铁的前驱体，金属M包括Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Mg中的一种或多种。可以理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括步骤：将金属前驱体和表面活性剂按比例溶于有机溶剂中形成均匀反应体系，其中，所述金属前驱体包括金属M前驱体和铁的前驱体，金属M包括Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Mg中的一种或多种；利用微波快速升温方法将所述均匀反应体系快速升温至目标温度，其中，在快速升温过程中每种金属前驱体达到热分解温度的时间差小于或等于5min；对所述均匀反应体系保温一段时间后冷却降温，并离心得到超小铁氧体纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述铁的前驱体包括含铁的有机配合物、含铁的碳酸盐中的任一种；所述金属M前驱体包括金属M的有机配合物、含金属M的碳酸盐中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述铁的有机配合物包括芥酸铁、乙酰丙酮铁、油酸铁、羰基合铁、亚硝基羟基苯胺合铁中的任一种。4.根据权利要求2所述的微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述金属M的有机配合物包括金属M元素与乙酰丙酮配体、有机酸、羰基、亚硝基羟基苯胺组合形成的前驱体中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂包括油醇、油酸、油胺、10
‑
22个碳原子的醇、10
‑
22个碳原子的胺、三正辛基氧化膦、三正辛基膦、油酸钠中的一种或多种；所述有机溶剂为高沸点...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊海明，何旺，张欢，冯瑶，
申请(专利权)人：西安超磁纳米生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：