CN104984693A - 一种纳米磁胶囊的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种纳米磁胶囊的制备方法，属于纳米材料生产技术领域，先将六水三氯化铁和去离子水混合反应取得梭型羟基氧化铁颗粒；再将梭型羟基氧化铁均匀分散于三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，然后再混入盐酸多巴胺进行反应，取得梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒；最后将梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒在氩气保护下煅烧，即得纳米磁胶囊。本发明制备成本低，操作过程简便，反应过程所需材料低毒、无害，可以有效的控制多组分材料的化学计量比，获得高纯度的纳米磁胶囊两端呈中空结构，形貌较均一，比表面积大。

Description

一种纳米磁胶囊的制备方法

技术领域

本发明属于纳米材料生产技术领域，具体涉及核壳结构纳米磁胶囊的制备方法。

背景技术

磁性纳米材料及其复合材料在传统技术和高新技术中均获得了广泛而重要的应用，涉及其应用的范围包括核磁共振成像、酶的固定、靶向药物传输、免疫测定、细胞分离等领域表现出巨大的应用前景。磁性纳米复合材料不仅克服了普通单组分纳米材料组成成分单一，而且可以将不同物质所拥有的多种功能有机地结合在一起，显示出普通单组分纳米粒子无可比拟的优越的理化性能。

磁性复合纳米材料不仅具有一般纳米材料共有的表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，还表现出特殊的磁性能，这使得磁性复合纳米材料被广泛的利用，成为重要的新型材料之一。核-壳结构的磁性复合纳米材料是近年来才发展起来的新型磁性复合纳米材料，由中心粒子和包覆层物质组成。

磁性胶囊状核-壳复合纳米材料作为一种新型材料，创新性的将磁性四氧化三铁核和胶囊状碳壳相复合，使其具有独特的胶囊状空心结构和磁性能，具有广泛的应用前景。

因此如何制备性质稳定、性能优异的磁性核-壳复合纳米功能材料仍是一个值得探讨的课题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种纳米磁胶囊的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1）将六水三氯化铁和去离子水混合至反应结束，经洗涤后取得固相经干燥，即得梭型羟基氧化铁颗粒；

2）超声条件下将梭型羟基氧化铁均匀分散于三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，然后再混入盐酸多巴胺进行反应，反应结束后洗涤，取得固相经干燥，即得梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒；

3）将梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒在氩气保护下煅烧，即得纳米磁胶囊。

本发明以上工艺步骤的优点是：采用的设备简单，制备成本低，操作过程简便，反应过程所需材料低毒、无害，可以有效的控制多组分材料的化学计量比，在氩气保护下煅烧，防止四氧化三铁氧化成三氧化二铁，从而失去磁性，获得高纯度的纳米磁胶囊直径为50～80nm，长度为200～300nm，壁厚为5～10nm，两端呈中空结构，形貌较均一，具有极大的比表面积，可以大批量地生产。

另外，本发明所述步骤1）中，反应的温度条件为60～80℃，所述干燥的温度条件为60℃，以该方法制成的羟基氧化铁过程简便，产率较高，形貌均一，分散性良好，为进一步制备梭型羟基氧化铁聚多巴胺提供了有利条件。

     所述步骤2）中，所述梭型羟基氧化铁与盐酸多巴胺的混合质量比为1∶0.2～2，在此比例下可获得聚多巴胺包覆层厚度均一，分散性较好的纳米颗粒。

更优选的所述梭型羟基氧化铁与盐酸多巴胺的混合质量比为1∶0.4～1。

所述步骤2）中，所述反应的温度条件为20～80℃，反应时间1～24h。在此反应条件下盐酸多巴胺发生自聚合形成聚多巴胺，并且能均匀的包覆在梭型羟基氧化铁表面。

更优选的，步骤2）中，所述反应的温度条件为30～50℃，反应时间12h。

所述步骤2）中，所述干燥的温度条件为60℃。在此干燥温度下不仅可以除去残余水分和溶剂并且不会对产物包覆层及形貌产生影响。

所述步骤3）中，所述煅烧温度条件为500～600℃，煅烧时间为1～24h。在此煅烧温度和煅烧时间范围内，能够使梭型羟基氧化铁失水，造成体积收缩，形成磁性四氧化三铁核，使聚多巴胺层碳化形成碳壳，最终形成纳米磁胶囊。

所述步骤3）中，以5℃/min的升温速率升温至煅烧温度。以此速率进行升温可使梭型羟基氧化铁在煅烧时较好的失水和体积发生收缩，并且不会对外部碳壳造成破坏。

附图说明

图1、2分别为以本发明方法制备的梭型羟基氧化铁的透射电镜图。

图3、4分别为以本发明方法制备的梭型羟基氧化铁聚多巴胺的透射电镜图。

图5、6分别为以本发明方法制备的纳米磁胶囊的透射电镜图。

具体实施方式

一、为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行详细地说明。

实施例1：

1、制备梭型羟基氧化铁：

称取2.5g六水三氯化铁和125mL去离子水，混合后搅拌30min，再将此溶液置于80℃水浴中搅拌12h，待反应结束后以水、乙醇各洗涤三次并离心取得固相，然后将固相于60℃干燥12h，即得梭型羟基氧化铁颗粒。

2、制备梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒：

称取0.045g梭型羟基氧化铁，超声条件下均匀分散于50mL三羟甲基氨基甲烷缓冲液(pH≈8.5)中，然后再加入0.02g盐酸多巴胺，搅拌10min后将此反应体系置于30℃水浴中搅拌12h，待反应结束后以水、乙醇各洗涤三次并离心取得固相，然后将固相于60℃干燥12h，即得梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒。

3、制备纳米磁胶囊：

将上述梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒置于管式炉中，在氩气保护下升温至500℃（升温速率5℃/min）煅烧5h，即得纳米磁胶囊。

 实施例2：

1、制备梭型羟基氧化铁：

称取2.5g六水三氯化铁和125mL去离子水，混合后搅拌30min，再将此溶液置于60℃水浴中搅拌12h，待反应结束后以水、乙醇各洗涤3至4次，离心，取得固相后60℃干燥12h，即得梭型羟基氧化铁颗粒。

2、制备梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒：

称取0.045g梭型羟基氧化铁，超声条件下均匀分散于50mL 三羟甲基氨基甲烷缓冲液(pH≈8.5)中，然后再加入0.03 g盐酸多巴胺，搅拌10min后将此反应体系置于40℃水浴中搅拌12h，待反应结束后以水、乙醇各洗涤3至4次，离心，取得固相后60℃干燥12h，即得梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒。

3、制备纳米磁胶囊：

将上述梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒置于管式炉中，在氩气保护下升温至600℃（升温速率5℃/min）煅烧4h，即得纳米磁胶囊。

实施例3：

1、制备梭型羟基氧化铁：

称取2.5g六水三氯化铁和125mL去离子水，混合后搅拌30min，再将此溶液置于80℃水浴中搅拌12h，待反应结束后以水、乙醇各洗涤3至4次，离心，取得固相后60℃干燥12h，即得梭型羟基氧化铁颗粒。

2、制备梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒：

称取0.045g梭型羟基氧化铁，超声条件下均匀分散于50mL 三羟甲基氨基甲烷缓冲液(pH≈8.5)中，然后加入0.045g盐酸多巴胺，搅拌10min后将此反应体系置于50℃水浴中搅拌12h，待反应结束后以水、乙醇各洗涤3至4次，离心，取得固相后60℃干燥12h，即得梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒。

3、制备纳米磁胶囊：

将上述梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒置于管式炉中，在氩气保护下升温至700℃（升温速率5℃/min）煅烧2h，即得纳米磁胶囊。

    二、产物验证：

如图1、2所示，为采用本发明方法制备的梭型羟基氧化铁的不同放大倍数下的透射电镜图。从图1、2可见：所制备的产品为梭型纳米颗粒，长度在200～300nm，直径在50nm左右。

如图3、4所示，为采用本发明方法制备的梭型羟基氧化铁聚多巴胺的不同放大倍数下的透射电镜图。从图3、4可见：所制备的产品保持梭型形貌，且表面具有包覆层，包覆层厚度5～10nm。

如图5、6所示，为采用本发明方法制备的纳米磁胶囊的不同放大倍数下的透射电镜图。从图5、6可见：所制备产品呈现胶囊状，四氧化三铁为核，碳包覆层为壳，两端中空的胶囊状结构。

Claims (10)

1.一种纳米磁胶囊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将六水三氯化铁和去离子水混合至反应结束，经洗涤后取得固相经干燥，即得梭型羟基氧化铁颗粒；

2）超声条件下将梭型羟基氧化铁均匀分散于三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，然后再混入盐酸多巴胺进行反应，反应结束后洗涤，取得固相经干燥，即得梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒；

3）将梭型羟基氧化铁聚多巴胺纳米颗粒在氩气保护下煅烧，即得纳米磁胶囊。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于所述步骤1）中，所述反应的温度条件为60～80℃。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于所述步骤1）中，所述干燥的温度条件为60℃。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于所述步骤2）中，所述梭型羟基氧化铁与盐酸多巴胺的混合质量比为1∶0.2～2。

5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于所述步骤2）中，所述梭型羟基氧化铁与盐酸多巴胺的混合质量比为1∶0.4～1。

6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于所述步骤2）中，所述反应的温度条件为20～80℃，反应时间1～24h。

7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于所述步骤2）中，所述反应的温度条件为30～50℃，反应时间12h。

8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于所述步骤2）中，所述干燥的温度条件为60℃。

9.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于所述步骤3）中，所述煅烧温度条件为500～600℃，煅烧时间为1～24h。

10.根据权利要求9所述制备方法，其特征在于所述步骤3）中，以5℃/min的升温速率升温至煅烧温度。