納米異質體顆粒的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒的制備方法，屬于無機非金屬納米復合材料制備的技術領域。
【背景技術】
[0002]作為一種環境友好的磁性納米材料，氧化鐵納米材料具有很多獨特的物理化學性質，能在環境條件下穩定存在，這些獨特的性質使其被廣泛應用于電極材料、催化劑、傳感器、磁共振成像等多個領域。由于其成本低，環保，生物相容性好，在生物體中表現出無毒或低毒的特性，因此，氧化鐵納米材料在生物醫藥領域也得到了廣泛的應用，如用于基因和藥物傳遞載體、細胞分離、DNA萃取、熱療等等。
[0003]磁性氧化鐵納米材料的形態主要有a-Fe203、γ _Fe203、Fe3O4等，在生物醫藥研宄和應用過程中，使用磁性a -Fe2O3納米材料時，因其飽和磁化強度小，限制了氧化鐵納米材料在各個領域的應用；使用純的高飽和磁化強度的Fe3O4納米材料時，經常因為其飽和磁化強度太高而引起磁性納米材料的團聚，不利于調控磁性納米材料的分散程度，從而也限制了其廣泛應用。為了適用氧化鐵在生物體中應用的要求，制備適用于生物體內應用的具有一定飽和磁化強度的磁性氧化鐵納米材料成為研宄的一大趨勢，因此，制備大小、形狀、組成、結構和性能可控的磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒成為研宄的一個熱點。
[0004]磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒的制備已有少量資料報道，但這些文獻大都采用氫氣或一氧化碳還原三氧化二鐵的方法，或兩步法合成制備Fe203/Fe304納米異質體材料。如文獻(J.Magn.Magn.Mater., 2004, 272-276: 1776-1777)報道，將 a-Fe2O3在 95%氬氣和5%氫氣氛圍中350°C還原0.5-6 h，之后在氦氣保護下1100°C煅燒3 h，制得磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒，其制備過程復雜，工藝控制難度大，使用氫氣還原，操作控制比較嚴格，要求較高，對設備的要求高，氣體不能泄露，操作不當還會帶來安全隱患；同時，使用稀有氣體保護，污染環境，制備成本高；文獻(Mater.Lett., 2015, 138: 164-166)采用水熱法制備了 Fe3O4納米顆粒，再將其置于溶有PVP和尿素的FeCl 3中90°C老化24小時，制備了 Fe203/Fe304納米異質體顆粒。雖然此工藝不存在危險性，但是經過了繁瑣的制備工藝和復雜的控制過程，生產周期長，并且兩步法制備的Fe203/Fe304納米異質體顆粒超過100nm，嚴重限制了顆粒在生物醫藥中的應用研宄。
[0005]針對傳統制備工藝的不足，本發明采用溶膠燃燒-凝膠煅燒相結合的方法制備了磁性Fe2CVFe3O4納米異質體顆粒，彌補了現有制備技術繁瑣、控制難度大等的弱點，提供了一種可以有效降低和避免了安全隱患、簡化制備的過程、縮短制備的周期、提高其單位時間內的產率、可大規模生產磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒的方法，并且制備的磁性Fe 203/Fe3O4納米異質體顆粒的粒徑較小，便于在生物醫藥中應用研宄。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒的制備方法，具體包括以下步驟:
(I)將金屬鐵鹽溶于醇或有機物的醇溶液中，攪拌至金屬鐵鹽完全溶解，制得成分均勻的前驅體溶液(溶膠);
其中，所述金屬鐵鹽為醇溶性較好的硝酸鐵或乙酸鐵；醇為甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇和正丁醇；醇溶性有機物包括檸檬酸、尿素、碳酸二甲酯、聚乙二醇等；且I mol鐵鹽加入醇的量不少于7 mL，醇溶性有機物的加入量以能夠完全溶解即可。
[0007](2)將前驅體溶液(溶膠)直接點火燃燒至火自然熄滅，制得其前驅體凝膠；
(3)將前驅體凝膠放入程序控溫爐中，在煅燒溫度為150-450°C、升溫速率為0.5-15°C /min、保溫時間為0.1-12 h條件下，熱處理后自然冷卻制得磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒。
[0008]本發明的有益效果:
本發明首次采用溶膠燃燒一凝膠煅燒法制備出磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒。采用本方法及路線制備磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒，只需要一種硝酸鐵鹽和無水乙醇或溶有可燃性有機物的污水乙醇，原料種類少，具有過程易于控制，裝置和工藝簡單，無單一的還原操作過程，操作方便，成本低，無污染，所需設備要求不高，制備周期短，煅燒溫度低，產品直徑分布較均勻、產率高，制備所需時間短等優點，可通過控制溶膠中無水乙醇和醇溶性有機物與金屬鐵鹽的比例以及煅燒的機制等方便地控制目標產物的組成、微觀結構及形貌，進而控制產物的磁性能，可以增強顆粒的磁性，又可以控制其避免高強度團聚，同時，制備的磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒粒徑小，有利于更好地將其應用于生物醫藥的研宄中。該方法也適用于其他形狀Fe203/Fe304納米異質體的制備。
【附圖說明】
[0009]圖1為實施例1制備的磁性Fe2CVFe3O4納米異質體顆粒的X射線衍射譜與Fe 203標準 PDF 卡片(JCPDS N0.33-0664 )和 Fe3O4標準 PDF 卡片(JCPDS N0.03-0863 )對比圖；
圖2為實施例1制備的磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒的X射線能譜圖；
圖3為實施例1制備的磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒的磁滯回線圖；
圖4為實施例1制備的磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒的掃描電鏡照片；
圖5為實施例1制備的磁性Fe203/Fe304納米異質體顆粒的透射電鏡照片；其中圖中標尺大小為10nm0
【具體實施方式】
[0010]下面結合具體實施例和附圖內容對本發明作進一步的闡述，以使本領域技術人員更好的理解本發明的技術方案。
[0011]實施例1
向20 mL無水乙醇中加入8.08 g硝酸鐵，磁力攪拌溶解2 h，將溶膠液置于坩禍中，點火燃燒，待到火盡，將其置于程序控溫爐中，以:TC /min的升溫速率，在400°C下煅燒2 h，自然降溫后取出，研磨得磁性Fe2O3ZFe3O4納米異質體顆粒。
[0012]圖1為本實施例所述條件下制備的磁