一种二氧化硅磁珠的制备方法技术

本发明专利技术提出了一种二氧化硅磁珠的制备方法，包括如下步骤：以溶剂热法制备得到

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅磁珠的制备方法


[0001]本专利技术属于磁性纳米复合颗粒的制备领域，涉及一种二氧化硅磁珠的制备方法
。

技术介绍

[0002]二氧化硅磁珠是一种核壳结构的磁性纳米粒子，内核部分为氧化铁（
Fe3O4或
γ
‑
Fe2O3），其外层为包覆的二氧化硅，该纳米颗粒在生物医学上有广发的应用，可用于基因提取，也可经修饰后用于免疫检测等
。
[0003]现有的氧化铁制备方法主要有共沉淀法
、
溶剂热法
、
氧化沉淀法
、
高温热分解法等
。
二氧化硅的包覆方法有溶胶凝胶法
、
微乳液法
、
模板法等
。
二氧化硅包覆的主流方法
Stober
法是以溶解凝胶法为基础，该方法原料廉价
、
工艺简单
、
分散性良好，具备良好的工业应用前景
。Stober
过程通过原位水解的过程，使正硅酸四乙酯生成溶胶
‑
凝胶，而在颗粒表面生成二氧化硅壳，被广泛的用于纳米颗粒的包覆上
。Stober
法制备二氧化硅磁珠简要过程为，将氧化铁分散在醇
/
水的体系下，以氨水为催化剂，滴加
TEOS
（正硅酸四乙酯），在搅拌一定时间后，二氧化硅会包覆在磁性颗粒上
。
[0004]在我们的实验中，发现现在主流的
Stober/>法有明显的缺点
。
当氧化铁加入到含有醇
/
水混合溶液中，在水中分散良好的磁颗粒，立即就产生了明显团聚，当之后再加入氨水和
TEOS
进行反应，形成的硅层会在团聚的颗粒表面包覆，导致产物通常为团聚的颗粒，对其应用产生不利的影响
。
推测原因可能有三种，一是可能当待包覆的磁性粒子粒径较小时，具备较高的表面能，尤其在醇
/
水体系中，粒子通过团聚来降低表面能来变得更稳定
。
二是可能由于磁性纳米粒子通过磁偶极
‑
偶极相互作用也容易导致颗粒团聚
。
三是可能因为醇
/
水的混合体系中的
pH
值比单纯的水分散更接近纳米颗粒的等点位点，降低了颗粒的排斥力，导致其团聚
。
[0005]为了解决上述问题，于论文
《
磁性四氧化三铁微球的溶剂热法制备及其二氧化硅包覆研究
》
中通过将
PVP
（聚乙烯吡咯烷酮）引入到磁流体中，在磁颗粒表面吸附一层
PVP
分子，这些
PVP
分子可以提供空间位阻斥力和静电排斥力组织微球相互聚集，提高了其在乙醇水混合液中的分散性，再通过
Stober
法滴加
TEOS
包覆二氧化硅
。
于专利：一种制备二氧化硅包埋纳米复合颗粒的方法（
CN1935744A
）中通过将磁性粒子经乙酸乙烯酯或甲基丙烯酸聚合包埋处理后，最后通过
Stober
过程在磁性纳米复合颗粒上包埋二氧化硅
。
这些方法都是通过预处理纳米粒子，通过预先的表面修饰后再进行二氧化硅的包覆，但是这些预处理的过程冗长，尤其在大批量制备的时候，处理起来耗费的成本较高
。
[0006]此外，上述方法中所使用的溶剂通常会有较高比例的醇，乙醇作为一种危险化学品，具备一定的危险性，同时成本较高
。
[0007]进一步的，正硅酸四乙酯在乙醇
/
水体系中反应速度过快，容易导致粒子团聚，所以通常采用滴加的方式加入体系中，滴加的速率较慢，会延长制备时间，同时该滴加的过程不容易稳定，在生产中容易产生批次差，若稳定滴加需要用专业设备，增加成本
。
[0008]最后，上述方法制备的二氧化硅磁珠产量较低，一般磁珠包覆浓度在十几毫克每
毫升以内，浓度过高时非常容易产生大量团聚，单位产能相对较低，经济效益差
。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提出了一种二氧化硅磁珠的制备方法，避免了制备过程中出现颗粒团聚现象，同时制备方法更加简单
、
成本更低
、
更加安全
。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种二氧化硅磁珠的制备方法，包括如下步骤：以
TEOS
形成的乳液均匀分散于
Fe3O4纳米粒子周围，在催化剂的作用下完成水解实现二氧化硅在磁性纳米粒子上的包覆以获得磁珠
。
[0011]进一步地，所述
TEOS
以超声和搅拌完成分散于纳米粒子周围的过程
。
[0012]进一步地，搅拌转速为
100
‑
1000rpm
，超声功率为
50
‑
3000W
，超声频率为
10
‑
40KHz。
[0013]进一步地，所述催化剂为氨水
、
四甲基氢氧化铵
、
盐酸以及乙酸中任意一种，所述催化剂与
TEOS
加入的体积比为
1:3。
[0014]进一步地，所述
Fe3O4纳米粒子合成过程具体如下：称取
13.5g FeCl3•
6H2O
，加入到
400mL
乙二醇溶液中，搅拌至完全溶解，分别再加入
18g NaAC
和
10g PEG 2000
，搅拌至完全溶解，然后将其转移至
500mL
含聚四氟乙烯内村的不锈钢反应釜中，恒温干燥箱中
200℃
保温
12h。
[0015]进一步地，于反应结束后，所得磁珠以双蒸水洗涤并保存在双蒸水之中
。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：通过采用水作为溶剂，且通过超声波将
TEOS
形成乳液均匀分散在溶剂中，与氧化铁粒子形成均匀接触，再协同超声波对磁性纳米粒子的的分散效果，可将粒子的反应浓度提升至
100mg/mL
以上而不产生团聚现象
。
附图说明
[0017]参照附图来说明本专利技术的公开内容
。
应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制
。
在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件
。
其中：图1显示了本法实施例3中制备的二氧化硅磁珠
SEM
照片；图2显示了传统
Stober
法制备的二氧化硅磁珠
SEM
照片
。
具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种二氧化硅磁珠的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以
TEOS
形成的乳液均匀分散于
Fe3O4纳米粒子周围，在催化剂的作用下完成水解实现二氧化硅在磁性纳米粒子上的包覆以获得磁珠
。2.
根据权利要求1所述的二氧化硅磁珠的制备方法，其特征在于，所述
TEOS
以超声和搅拌完成分散于纳米粒子周围的过程
。3.
根据权利要求2所述的二氧化硅磁珠的制备方法，其特征在于，搅拌转速为
100
‑
1000rpm
，超声功率为
50
‑
3000W
，超声频率为
10
‑
40KHz。4.
根据权利要求1所述的二氧化硅磁珠的制备方法，其特征在于，所述催化剂为氨水
、
四甲基氢氧化铵
...

【专利技术属性】
技术研发人员：余浩，
申请(专利权)人：南京瑞贝西生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：