四氧化三铁磁性纳米粒子 (1)
共沉淀制备四氧化三铁纳米磁性材料
共沉淀法制备四氧化三铁纳米磁性材料纳米磁性材料是在20世纪70年代后逐渐产生、发展和壮大起来的一种新型磁性材料。
它不同于常规磁性材料的主要原因是关联于磁相关的特征物理长度恰好处于纳米量级，例如：磁单畴尺寸，超顺磁性临界尺寸，交换作用长度，以及电子平均自由路程等于大致处于1-100nm量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时，就会呈现反常的磁学性质。
纳米磁性材料目前被广泛应用在磁性记忆材料、靶向药物载体、核磁共振造影增强剂及电化学生物传感器等方面。
一、实验目的1.掌握共沉淀法制备纳米磁性材料的基本原理2.掌握纳米磁性材料的表征方法二、实验原理将二价铁盐（Fe2+）和三价铁盐（Fe3+）按一定比例混合，加入沉淀剂（OH—），搅拌反应即得超微磁性Fe3O4粒子，反应式为：Fe2 + + Fe3 + + OH—→Fe (OH) 2 / Fe (OH) 3 (形成共沉淀)Fe (OH) 2 + Fe (OH) 3→FeOOH + Fe3O4(pH ≤7.5)FeOOH + Fe2 +→Fe3O4 + H+(pH ≥9.2)总反应为：Fe2 + + 2Fe3 + + 8OH—→Fe3O4 +4H2O实际制备中还有许多复杂的中间反应和副产物：Fe3O4 + 0.25O2 + 4.5H2O →3Fe (OH) 32Fe3O4 + 0.5O2→3Fe2O3所以实验中二价铁适当过量，即[Fe3+]：[Fe2+]=1.75:1此外，溶液的浓度、nFe2 +/Fe3 +的比值、反应和熟化温度、溶液的pH 值、洗涤方式等均对磁性微粒的粒径、形态、结构及性能有很大影响。
三、实验试剂与仪器试剂： FeCL3。
6 H2O FeSO4.7H2O NaOH十二烷基苯磺酸钠 PH试纸无水乙醇仪器：恒温水浴箱真空干燥箱 FA1604型电子天平激光粒度分布仪电子扫描显微镜 X射线分析仪离心机（强磁磁铁）100ml容量瓶、锥形瓶、烧杯、玻璃棒等玻璃仪器四、实验步骤1．称取13.90g FeSO4.7H2O，用一定的蒸馏水溶解，于100ml的容量瓶中配制Fe2+的溶液，置于65。
磁性共价有机骨架材料的设备制作方法及其应用与制作流程
本技术涉及磁性共价有机骨架材料的制备方法及其应用，包括以下步骤(a)借助溶剂热方法制备四氧化三铁Fe3O4磁性纳米粒子并进行表面活化；(b)在Fe3O4磁性纳米粒子表面包覆TpBD共价有机骨架得到Fe3O4@TpBD复合材料，并应用于食品危害因子的富集检测。
本技术的有益效果在于：成功制备了一种磁性共价有机骨架材料，合成方法简单，纳米复合材料的形貌尺寸均一，具有大比表面积和多孔结构，可以应用于食品包装材料加工助剂、磺胺兽药、生物毒素、内分泌干扰物等多种食品危害因子的富集检测。
权利要求书1.一种磁性共价有机骨架材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)借助溶剂热方法制备四氧化三铁Fe3O4磁性纳米粒子并进行表面活化；(b)在Fe3O4磁性纳米粒子表面包覆TpBD共价有机骨架得到Fe3O4@TpBD复合材料，并应用于食品危害因子的富集检测。
2.根据权利要求1所述的一种磁性共价有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)借助溶剂热方法制备四氧化三铁Fe3O4磁性纳米粒子并进行表面活化的过程如下：(1)四氧化三铁Fe3O4磁性纳米粒子的制备：精准称取1g FeCl3·6H2O溶于30mL乙二醇中，在搅拌的条件下向其中分别加入无水乙酸钠和1,6-己二胺，充分搅拌后得到透明溶液，然后转移到水热反应釜中反应6h，产物经无水乙醇洗涤三次得到四氧化三铁Fe3O4磁性纳米粒子；(2)四氧化三铁Fe3O4磁性纳米粒子的表面活化：将获得的四氧化三铁Fe3O4磁性纳米粒子与2,4,6-三羟基-1,3,5-苯三甲醛混合分散于20mL无水乙醇中，50℃下反应1h，产物经无水乙醇洗涤三次，得到表面2,4,6-三羟基-1,3,5-苯三甲醛活化的Fe3O4磁性纳米粒子。
3.根据权利要求2所述的一种磁性共价有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)无水乙酸钠和1,6-己二胺的加入量分别为2g和5mL。
4.根据权利要求2所述的一种磁性共价有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水热反应温度为190℃。
四氧化三铁磁性纳米粒子 (1)概要
图8 槲皮素粉末
2.磁性纳米四氧化三铁靶向药物的制备 2.1 四氧化三铁-槲皮素复合纳米材料的合成
Fe2+的外层电子排布为3d64s04p0,Fe3+的外层电子排布为3d54s04p0, 在纳米四氧化三铁的内部,存在很多Fe2+和Fe3+,它们的4s和4p都是空轨 道。槲皮素分子中的羟基氧原子的外层电子排布为2p6,除和苯环及氢
表5 搅拌速度
2：溶胶凝胶法
表面覆盖了Fe3O4壳的C@Fe3O4芯壳纳米纤维
四、Fe3O4磁性纳米粒子的应用
四氧化 三铁磁 性纳米 粒子
磁记 录材 料
微波 吸收 材料
生物 医药
水体污 染物吸 附脱除 及贵金 属回收
催化剂 材料和 催化剂 载体
Fe3O4 纳米粒子在生物方面的应用
Fe3O4因其具有稳定的物料性质、与生物体能较好的相容、强度
较高，且具有磁性。目前，医学领域常采用超顺磁性的铁氧化物纳米
粒子来制备 MRI的造影剂，当这种造影剂进入活体后能够被活体组织 有效的吸收，通过比较不同组织部位的响应信号的差异，就能准确定
位出活体的病灶位置。在靶向药物载体方面，磁性靶向纳米药物载体
在负载药物的组分后通过外加磁场的作用可以直达病灶，减少了药物 对其他器官组织的副作用，同时还可以提高药效增强治疗作用。
原子相连的两个电子,还剩一个孤对电子,因此槲皮素羟基上的氧原子
活化后，可以提供孤对电子给Fe2+和Fe3+的空轨道,形成配位键结合。 Fe2+或者Fe3+的4s和4p轨道都是空轨道,能够接受孤对电子对,从而与两
个氧原子结合。
反应机理：
图13 槲皮素分子与Fe3O4的化学反应
Fe3O4微纳米粒子的合成及其形貌调控
Fe 3O 4微纳米粒子的合成及其形貌调控一、 Fe 3O 4的基本知识概况1、Fe 3O 4的结构组成四氧化三铁化学式为Fe 3O 4或FeO·Fe 2O 3，英文名书写为ferroferric oxide ，俗名被称作吸铁石、磁性氧化铁、磁铁和氧化铁黑等。
Fe 3O 4中含有一个Fe(Ⅱ)和两个Fe(Ⅲ)，为反尖晶石结构，即Fe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)Fe(Ⅲ)]O 4。
(1)尖晶石结构尖晶石结构（spinel type structure ）是离子晶体中的一大类，属于等轴晶系。
其通式可表示为AB 2O 4，其中A 代表二价阳离子，B 代表三价阳离子，O 2-以等径圆球ABC 立方紧密堆积(CCP)形式存在。
其中A 离子填充在四面体空隙中，B 离子填充在八面体空隙中，即A 2+为四配位，B 3+为六配位。
四面体空隙以下层的三个原子和上层的一个原子组成，八面体空隙以下层三个原子和上层三个原子组成(图1.1)，八面体空隙稍稍大于四面体空隙。
图1.1 四面体和八面体空隙尖晶石结构中由O 2-密堆积产生的空隙中，1/8的四面体空隙被二价阳离子占据，1/2的八面体空隙被三价阳离子占据。
因为N 个O 2-可以产生2N 个四面体空隙和N 个八面体空隙，所以其结构通式可以表示为A(Ⅱ)B(Ⅲ)2O 4。
(2)反尖晶石结构反尖晶石结构为尖晶石结构的一种变体形式，其结构等同于尖晶石结构，不同之处在于二价阳离子和三价阳离子在空隙中分布比例的不同。
在反尖晶石结构中，其中1/2的三价阳离子填充在四面体空隙中，1/2的三价阳离子和全部的二价阳离子填充在八面体空隙中。
如Fe 3O 4即为反尖晶石结构，1/2 Fe(Ⅲ)存在于四面体空隙中，1/2的Fe(Ⅲ)和全部的Fe(Ⅱ)存在于八面体空隙中，故其构型可表示为Fe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)Fe(Ⅲ)]O 4。
2、Fe 3O 4的基本性质(1)物理性质Fe 3O 4为黑色固体，硬度较大，有磁性。
四氧化三铁纳米粒子合成及表征
1100∶ 2100∶ 6100 1100∶ 2100∶ 9100 1125∶ 2100∶ 10100
910
1 114 1 160 1 334 1 176
3+
213 各影响因素对产物性能的影响
1) NH3 ・ H2 O 用量的影响 : 由于 Fe 沉淀所需的
OH 浓度远低于 Fe
2+
3+
8° Π min 。 3) 磁性测量 : 纳米粒子的磁性用震动样品磁强
图 2 Fe3 O4 的 XRD 图谱
212 四氧化三铁纳米粒子的磁性 图 3 ( Oe 为非国标单位 , 图是由仪器直接给出
的 ,Oe = 791578 AΠ m) 为 Fe3 O4 纳米粒子在 300 K 的 磁滞回线 。可以看出 , 粒子的磁滞回线均无顽磁和 剩磁 。这表明上述四氧化三铁纳米粒子具有超顺磁 性 。从磁滞回线还可以看出 , 该法制得的磁性粒子 的饱 和 磁 化 强 度 为 67 emuΠ g , 这 一 数 值 低 于 C. Gruttner 等报道的 Fe3 O4 粒子的饱和磁化强度 ( 73
。这是由于纳米粒子的量子尺 寸效应所致 。在纳米尺度内 , 粒子的直径减小 , 饱和磁化强度亦相应地降低 。另外 , 与块体 Fe3 O4 的饱和磁化强度 ( 90 emuΠ g) 的比较可知 , 本研究合 成的纳米粒子的磁性仅比块体 Fe3 O4 的磁性低 20 % 左右 。
四氧化三铁纳米粒子合成及表征
张 鑫 ,李鑫钢 ,姜 斌
( 天津大学 ,精馏技术国家工程研究中心 ,天津 300072)
摘要 : 采用化学共沉淀法制备纳米磁性 Fe3 O4 粒子 。选用 NH3 ・ H2 O 作为沉淀剂 , 加入到 Fe
Fe3O4磁性纳米材料的制备、粒径调控及表征
２０１９年３月西部皮革化工与材料１㊀Ｆｅ３Ｏ４磁性纳米材料的制备㊁粒径调控及表征王宝玲ꎬ胡忠苇ꎬ田晴晴ꎬ陈余盛基金项目:国家级大学生创新创业训练计划项目(２０１７１０４５２０１１)作者简介:王宝玲(１９９７.１１－)ꎬ女ꎬ汉族ꎬ山东省潍坊人ꎬ本科学生ꎬ临沂大学化学化工学院应用化学专业ꎬ研究方向:磁性纳米材料ꎮ(临沂大学ꎬ山东临沂２７６０００)摘㊀要:本文以三氯化铁为铁源㊁醋酸钠为沉淀剂㊁柠檬酸钠为稳定剂㊁乙二醇为反应溶剂ꎬ通过溶剂热法制备磁性四氧化三铁纳米材料ꎮ透射电子显微镜(ＴＥＭ)㊁Ｘ射线衍射仪(ＸＲＤ)用于表征纳米材料的尺寸㊁结构及形貌ꎮ通过改变反应中柠檬酸钠㊁醋酸钠的用量ꎬ制备得到一系列粒径可控的四氧化三铁纳米材料ꎮ关键词:四氧化三铁ꎻ磁性ꎻ溶剂热法ꎻ表征中图分类号:ＴＱ１３９.２㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１－１６０２(２０１９)０６－０００１－０１１㊀前言四氧化三铁(Ｆｅ３Ｏ４)纳米材料具有优良的磁学性能ꎬ在磁共振成像㊁磁热疗㊁靶向载药等领域具有广泛的应用前景ꎮ[１]磁共振成像(ＭＲＩ)可以对内脏器官和软组织无损伤快速检测ꎬ是目前恶性肿瘤最为有效的临床诊断方法之一ꎮ[２]Ｆｅ３Ｏ４在ＭＲＩ检测中表现出负增强效果而广泛地用作磁共振成像造影剂ꎮ[２]Ｆｅ３Ｏ４磁共振成像检测效果与纳米材料的尺寸㊁分散性等密切相关ꎮ合成具有良好分散性㊁尺寸可控的四氧化三铁纳米材料对其应用具有重要的研究意义ꎮ目前ꎬ人们开发了大量的合成方法包括共沉淀法㊁微乳液发㊁溶剂热法等制备Ｆｅ３Ｏ４磁性纳米材料ꎮ[３－５]李亚栋课题组最早报道了通过溶剂热法制备磁性纳米材料的方法ꎬ他们以ＦｅＣｌ３为铁源㊁乙二醇为溶剂㊁聚乙二醇㊁醋酸钠为稳定剂合成出磁性纳米材料ꎮ[４]本文以改进的溶剂热法制备磁性Ｆｅ３Ｏ４纳米材料ꎬＴＥＭ㊁ＸＲＤ用于表征纳米材料的尺寸㊁结构及形貌ꎮ通过改变反应中柠檬酸钠㊁醋酸钠的用量ꎬ制备得到一系列粒径可控的四氧化三铁纳米材料ꎮ２㊀实验部分２.１㊀药品试剂六水三氯化铁(分析纯)㊁无水醋酸钠(分析纯)㊁柠檬酸钠(分析纯)㊁乙二醇(分析纯)㊁乙醇(分析纯)购于国药集团化学试剂有限公司ꎮ２.２㊀测试仪器透射电子显微镜(ＪＥＭ２１００ꎬＪＥＯＬ)ꎬＸ射线衍射仪(ＢｒｕｋｅｒＤ８ＸＲＤ).２.３㊀实验步骤称取０.６５ｇ六水三氯化铁加入锥形瓶ꎬ加入２０ｍｌ乙二醇ꎬ超声溶解ꎬ依次加入１.２ｇ无水乙酸钠㊁０.１ｇ柠檬酸钠ꎬ搅拌３０分钟ꎮ将混合液转移到反应釜中ꎬ２００ħ下反应１０小时ꎮ反应结束后ꎬ产物纯化干燥备用ꎮ３㊀结果与讨论我们通过ＴＥＭ对制备的Ｆｅ３Ｏ４进行表征ꎮ从ＴＥＭ照片可以看出制备的Ｆｅ３Ｏ４为球形结构的ꎬ平均粒径为２５５ｎｍꎮ制备得到Ｆｅ３Ｏ４的纳米材料ＸＲＤ图ꎬ出现的衍射峰位与ＪＣＰＤＳ中Ｆｅ３Ｏ４衍射峰位相一致ꎬ说明制备得到磁性纳米粒子是反尖晶石型的Ｆｅ３Ｏ４ꎮ[４]在实验中ꎬ其于条件不变改变柠檬酸钠的量制备Ｆｅ３Ｏ４ꎮ当柠檬酸钠的量为０.３ｇ时ꎬ纳米材料平均尺寸为１８８ｎｍꎬ当柠檬酸钠的量为０.５ｇ时ꎬ纳米材料平均尺寸为１４５ｎｍꎮ柠檬酸钠为零时ꎬＦｅ３Ｏ４粒径为３１０ｎｍꎮ柠檬酸钠对控制粒径尺寸起到重要的作用ꎬ增加柠檬酸钠可以有效降低Ｆｅ３Ｏ４的粒径尺寸ꎮ醋酸钠对制备Ｆｅ３Ｏ４起到决定的作用ꎮ在没有醋酸钠存在的条件下ꎬ无法形成Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子ꎬ在加入醋酸钠的条件下可以形成磁性四氧化三铁纳米粒子ꎮ醋酸钠的加入量对粒径有一定影响ꎬ０.６ｇ醋酸钠条件下制备的Ｆｅ３Ｏ４平均粒径３２０ｎｍꎬ２.４ｇ醋酸钠条件下制备的Ｆｅ３Ｏ４平均粒径２９０ｎｍ.４㊀结论本文以三氯化铁为铁源㊁醋酸钠为沉淀剂㊁柠檬酸钠为稳定剂㊁乙二醇为反应溶剂ꎬ通过溶剂热法制备磁性Ｆｅ３Ｏ４纳米材料ꎬ通过改变反应中柠檬酸钠㊁醋酸钠的用量ꎬ制备得到一系列粒径可控的Ｆｅ３Ｏ４纳米材料ꎮＴＥＭ㊁ＸＲＤ用于表征纳米材料的结构及形貌ꎮ本文为磁性纳米材料的制备与应用提供良好的实验参考ꎮ参考文献:[１]㊀ＬｕＡ.－Ｈ.ＳａｌａｂａｓＥ.Ｌ.ＳｃｈüｔｈＦ.ＭａｇｎｅｔｉｃＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ:ＳｙｎｔｈｅｓｉｓꎬＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎬＦｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎꎬａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].Ａｎｇｅｗ.Ｃｈｅｍ.Ｉｎｔ.Ｅｄ.２００７ꎬ４６ꎬ１２２２.[２]㊀ＱｉａｏＲ.ＹａｎｇＣ.ＧａｏＭ.ＳｕｐｅｒｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃＩｒｏｎＯｘｉｄｅＮａｎｏｐ￣ａｒｔｉｃｌｅｓ:ｆｒｏｍＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓｔｏｉｎＶｉｖｏＭＲＩＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ｊ.Ｍａｔｅｒ.Ｃｈｅｍ.２００９ꎬ１９ꎬ６２７４.[３]㊀ＪｅｏｎｇＵ.ＴｅｎｇＸ.ＷａｎｇＹ.ＹａｎｇＨ.ＸｉａＹ.Ｓｕｐｅｒｐａｒａｍａｇ￣ｎｅｔｉｃＣｏｌｌｏｉｄｓ:ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＮｉｃｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ａｄｖ.Ｍａｔｅｒ.２００７ꎬ１９ꎬ３３.[４]㊀ＤｅｎｇＨ.ＬｉＸ.ＰｅｎｇＱ.ＷａｎｇＸ.ＣｈｅｎＪ.ＬｉＹ.Ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒ￣ｓｅｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｎｇｌｅ－ｃｒｙｓｔａｌｆｅｒｒｉｔｅｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ[Ｊ].Ａｎｇｅｗ.Ｃｈｅｍ.Ｉｎｔ.Ｅｄ.２００５ꎬ４４ꎬ２７８２.。
油酸修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒
无论是三氧化二铁还是四氧化三铁等都是常用的磁性纳米材料，其中又以纳米磁性四氧化三铁应用尤其广泛。
而随着纳米技术的进步由各种各样大分子修饰的四氧化三铁磁性纳米材料的应用也在逐渐增加，本次就分享油酸修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒。
油酸修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒（OA@Fe3O4），具有优异的磁性、分散性和稳定性，可广泛应用于纳米探针构建、磁共振造影与分子影像、磁热疗、药物载体及靶向诊疗一体化研究等。
OA@Fe3O4纳米颗粒为油溶性，可分散在环己烷、氯仿、四氢呋喃等溶剂中，用于掺杂水包油纳米乳、修饰纳米脂质体、构建磁性纳米药物等。
高温热解法所制备的油酸修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒，磁性更强、尺寸更均一。
油酸修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒制备方法主要有：微乳液法、水热合成法、热分解铁有机物法、化学共沉淀合成法、凝胶-溶胶法等。
四氧化三铁纳米颗粒通过表面修饰过程可以降低磁性纳米粒子的表面能，从而改善提高磁性纳米粒子的分散性，还可以通过特定的修饰方法引入功能性基团实现磁性纳米微粒的功能化。
经油酸修饰的四氧化三铁磁性纳米粒子晶体的晶体结构为反立方的尖晶石型结构。
用方程d=Xk/(Bcos0)可估算出四氧化三铁磁性纳米粒子的晶体粒径，在方程中λ=0.15406,0为衍射角，β为半峰宽，k=0.89。
有研究表明油酸修饰未改变磁性四氧化三铁纳米粒子晶体结构；修饰后的磁性四氧化三铁纳米粒子的粒径约2Inm；其饱和磁化强度在50ermu/g以上，磁响应性能佳、具有超顺磁性。
以上是对油酸修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒的相关介绍，下面介绍一家生产纳米材料的公司。
南京东纳生物科技有限公司，是一家集产学研于一体的高新技术型企业，主要从事纳米材料及生物医学纳米技术，功能微球、体外诊断试剂与仪器等研发与生产。
公司拥有一批包括多名创业教授、博士后、博士及硕士的自主研发队伍，同时广泛联合各知名高校院所及医院的专家团队，具备从微纳米材料制备、表面修饰、多模态多功能微纳米体系构建，到细胞实验、动物实验，以及开发体外诊断试剂、分子影像探针、多功能诊疗制剂应用的全链条技术平台和服务。
乙烯基修饰四氧化三铁纳米粒子
乙烯基修饰四氧化三铁纳米粒子一、研究背景近年来，纳米技术在材料科学、医学和能源领域得到了广泛的应用。
纳米材料具有特殊的物理和化学性质，因此在磁性材料、生物医药和催化剂等方面展现出了巨大的应用潜力。
四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子作为一种重要的纳米材料，在磁性分离、医学诊断和治疗、水处理等领域具有广泛的应用前景。
二、乙烯基修饰四氧化三铁纳米粒子的研究意义乙烯基修饰可赋予Fe3O4纳米粒子良好的亲疏水性，使其在生物医学领域具有更广泛的应用前景。
通过乙烯基修饰，Fe3O4纳米粒子可以在水性体系中更好地分散，同时也为后续的功能化修饰提供了便利条件。
三、乙烯基修饰四氧化三铁纳米粒子的制备方法（1）溶剂热法合成Fe3O4纳米粒子；（2）将合成的Fe3O4纳米粒子与乙烯基溶液进行共混反应，通过热处理使乙烯基与Fe3O4纳米粒子发生化学结合，得到乙烯基修饰的Fe3O4纳米粒子。
四、乙烯基修饰四氧化三铁纳米粒子的性质表征（1）透射电镜观察表明，乙烯基修饰后的Fe3O4纳米粒子呈现出均匀的颗粒分布和较小的粒径；（2）X射线衍射分析显示，乙烯基修饰后的Fe3O4纳米粒子仍然呈现出明显的Fe3O4特征峰；（3）磁性能测试表明，乙烯基修饰后的Fe3O4纳米粒子具有良好的磁响应性能。
五、乙烯基修饰四氧化三铁纳米粒子的应用前景（1）生物医学领域：乙烯基修饰后的Fe3O4纳米粒子可以作为生物医学成像材料，用于磁共振成像、癌症诊断和治疗等；（2）环境治理领域：乙烯基修饰后的Fe3O4纳米粒子可用于水处理、废水处理等环境治理领域。
六、总结乙烯基修饰四氧化三铁纳米粒子的研究具有重要的科学意义和应用价值。
通过乙烯基修饰，Fe3O4纳米粒子的性质得到了有效的改善，为其在生物医学和环境治理领域的应用奠定了基础，具有广阔的应用前景。
该研究成果对于推动纳米材料在生物医学和环境治理领域的应用具有一定的推动作用。
七、乙烯基修饰四氧化三铁纳米粒子在生物医学领域的应用乙烯基修饰后的Fe3O4纳米粒子在生物医学领域具有广泛的应用前景。
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在固定反应温度为80 ℃,搅拌速度为1000 r/min,沉淀pH为9~10,铁盐总浓度 0.25mol/L研究分析了 Fe3+/Fe2+摩尔比为对产物尺寸的影响。
表3 Fe3+/Fe2+摩尔比
搅拌速度为1000 r/min,沉淀pH为9~10,铁盐总浓度0.25mol/L， Fe3+/Fe2+摩 尔比1:1研究了反应温度为对产物尺寸的影响。
表4 反应温度
溶液中铁盐溶液浓度为0.25mol/L,沉淀pH为9~10,Fe2+ 和Fe3+摩尔比为1:1的条件下,温度为80 ℃，考察了搅 拌速度对源自物尺寸的影响。表5 搅拌速度
2：溶胶凝胶法
表面覆盖了Fe3O4壳的C@Fe3O4芯壳纳米纤维
四、Fe3O4磁性纳米粒子的应用
四氧化 三铁磁 性纳米 粒子
磁记 录材
料
微波 吸收 材料
生物 医药
水体污 染物吸 附脱除 及贵金 属回收
催化剂 材料和 催化剂 载体
Fe3O4 纳米粒子在生物方面的应用
Fe3O4因其具有稳定的物料性质、与生物体能较好的相容、强度 较高，且具有磁性。目前，医学领域常采用超顺磁性的铁氧化物纳米 粒子来制备 MRI的造影剂，当这种造影剂进入活体后能够被活体组织 有效的吸收，通过比较不同组织部位的响应信号的差异，就能准确定 位出活体的病灶位置。在靶向药物载体方面，磁性靶向纳米药物载体 在负载药物的组分后通过外加磁场的作用可以直达病灶，减少了药物 对其他器官组织的副作用，同时还可以提高药效增强治疗作用。
5.2 制备
取15mL去离子水,加入40mg多巴胺盐酸盐配成溶液, 与10mL浓度为10mM的三羟甲基氨基甲烧溶液充分混 合后,加入20mL乙醇,将20mgFe3O4-槲皮素复合纳米粒 子加入其中,超声分散10min,搅拌20h,产物用强力磁 铁进行分离后,以去离子水冲洗多次直至洗液的pH为 7,再以无水乙醇洗漆,最后真空干燥后研磨。
纳米四氧化三铁靶向药物的制备及其抗肿瘤活性的研究
图6 自由基在引发肿瘤中的作用
槲皮素是一种很强的抗氧剂,可有效清除体内的氧自由基,这种抗氧化作用可 以阻止细胞的退化和衰老,阻止癌症的发生。研究表明槲皮素的抑制作用主要 来自于邻苯环的结构以及共辄双键的结构,这种结构具有消除自由基的能力。
图7 槲皮素的分子结构式
而可能是槲皮素的3和4位与纳米Fe3O4
产生化学键合。另外产物与Fe3O4相
比,590cm-1处的Fe3O4特征吸收减弱很 大,也证明了表面连接了槲皮素而不
图14 Fe3O4-槲皮素复合纳米粒子的红外光谱 图
是物质的物理混合。
图15 Fe3O4-槲皮素复合纳米粒子的SEM图
3、四氧化三铁-槲皮素-多巴胺复合纳米材料的制备
2.2 测试与表征
槲皮素中,酚羟基的伸缩振动在
3403cm-1左右,1662cm-1处是羟基的伸
缩振动,是苯环的弯曲振动640cm-1左
右。在产物的红外光谱图中,3403cm-1
附近也存在一个吸收峰,是由于酚羟
基伸缩振动而产生的,虽然位置并未
产生明显的漂移但是吸收峰明显变弱,
说明纳米Fe3O4与槲皮素不是物理混合,
图17 四氧化三铁-槲皮素-多巴胺 复合纳米粒子的水溶性
6.体外抗肿瘤活性研究
选用A549 (人肺腺癌细胞)、MDA-MB-231 (人乳腺癌细胞)、PC3 (人前列腺癌细胞)。用DMSO溶解后,加入PBS(-)配成1000ug/mL的溶 液或均匀的混悬液,然后用含DMSO的PBS(-)稀释,样品Q为槲皮 素,MDQ-1和MDQ-2分别为四氧化三铁-槲皮素-多巴胺复合纳米材料 两个批次样品。
Fe3O4 磁性纳米子粒
报告人：樊青波 组 员：王华、王欣
一、磁性纳米粒子的特性
磁性纳米粒子是指粒度在１～100ｎｍ之间的具有磁 性的粒子. 既具有量子尺寸效应、表面效应、 小尺寸效 应及宏观量子隧道效应等纳米粒子的特点，同时还具有不 同于常规纳米材料的特性，例如，当磁性纳米粒子的粒径 小于其超顺磁性临界尺寸时，粒子进入超顺磁性状态，无 矫顽力和剩磁，即粒子在磁场作用下能迅速被磁化， 撤 去外磁场后无剩磁，这种开／关磁性转换行为对于磁性分 离来说是一种特殊的优点 ，也是磁性粒子的一种最简单 的应用。
经过接种细胞—培养细胞—呈色—比色的步骤，最终观察细胞的 存活率。
槲皮素与磁性纳米四氧化三铁靶向体系结合,在病 灶部位通过外磁场对靶向药物进行磁导向,可能会 进一步提升槲皮素的在人体的吸收,用多巴胺对靶 向体系进一步进行修饰,由于肿瘤部位存在多巴胺 D2类受体,整个靶向体系具有高度的生物相容性,就 材料结构而言,多巴胺和槲皮素是并列地与纳米四 氧化三铁结合,而非多巴胺包覆的磁性槲皮素微囊, 保证了槲皮素分子顺利释放。
图18 四氧化三铁-槲皮素-多巴胺 复合纳米粒子的红外光谱图
图19四氧化三铁-槲皮素-多巴胺 复合纳米粒子的SEM图
图20 四氧化三铁-槲皮素-多巴胺 复合纳米粒子的TEM图
5.3 测试与表征
5.3.1产物的水溶性
由于槲皮素为黄色物质,而纳米 Fe3O4为黑色物质,两者均难溶于水, 因此Fe3O4-槲皮素纳米复合物为难 溶于水的棕色固体,但是通过在 Fe3O4-槲皮素纳米复合物负载具有 水溶性的多巴胺后,由于多巴胺为 白色物质,得到的产物Fe3O4-槲皮 素-多巴胺纳米复合物具有良好的 水溶性,颜色依旧为棕色,从颜色上 可以粗判断所得产物可能为预期产 物。
二、Fe3O4的结构和性质
纯净的四氧化三铁 是黑色固体(图1.1), 因为其特殊的晶体结 构以及Fe元素作为过 渡金屈元素所具有的 特性,故而具有磁性。
Fe3O4 是由Fe2+、Fe3+、O2-通过离 子键而组成的复杂离子晶体。离 子间的排列方式与尖晶石构型相 仿。Fe3O4 属于反尖晶石构型。即 1/2的Fe3+ 在四面体空隙中,而 Fe2+和其余1/2Fe3+离子在八面体 空隙中,故其构型可用 Fe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)Fe(Ⅲ)]O4来表示。 因为晶体中含有交替排列着的Fe2+ 和Fe3+,电子很容易因电场影响从 Fe2+转移到Fe3+,因而四氧化三铁具 有较高的导电性。
多巴胺具有多巴胺D2受体可以与多巴胺联合作用,相互作用起到抑制肿 瘤细胞。同时很强的水溶性,引入多巴胺后可显著提高药物水溶性。本 研究在前面获得的Fe3O4-槲皮素纳米复合物基础上,引入多巴胺,既可提 高药物的靶向性,也能提高药物的水溶性。
3.1实验原理
Fe2+的外层电子排布为3d64s04p0,Fe3+的外层电子排布为3d54s04p0,在纳 米Fe3O4的内部,存在很多Fe2+和Fe3+,它们的4s和4p都是空轨道。尽管与 槲皮素形成了配位,但多余的空轨道仍可与多巴胺中的具有sp3电子对的N 电子进一步形成配位键。
三、Fe3O4的制备
1.沉淀法
1.1 沉淀法的影响因素
考虑了pH、 Fe2+和Fe3+物质的量比、总铁盐浓 度、温度、搅拌速度对产物的影响。
在固定反应温度80℃，Fe3+/Fe2+的摩尔比为1:1， 搅拌速度为1000r/min,溶液中总铁盐的浓度为 0.25mol/L
表1 pH的影响
在固定反应温度为80℃,Fe3+/Fe2+摩尔比为1:1,搅拌速 度为1000 r/min,沉淀pH为9~10,分析了总铁盐的浓度 对产物尺寸的影响。
图8 槲皮素粉末
2.磁性纳米四氧化三铁靶向药物的制备 2.1 四氧化三铁-槲皮素复合纳米材料的合成
Fe2+的外层电子排布为3d64s04p0,Fe3+的外层电子排布为3d54s04p0, 在纳米四氧化三铁的内部,存在很多Fe2+和Fe3+,它们的4s和4p都是空轨 道。槲皮素分子中的羟基氧原子的外层电子排布为2p6,除和苯环及氢 原子相连的两个电子,还剩一个孤对电子,因此槲皮素羟基上的氧原子 活化后，可以提供孤对电子给Fe2+和Fe3+的空轨道,形成配位键结合。 Fe2+或者Fe3+的4s和4p轨道都是空轨道,能够接受孤对电子对,从而与两 个氧原子结合。
反应机理：
图13 槲皮素分子与Fe3O4的化学反应
实验过程 ：
称取一定量的二水合槲皮素,溶解在100 mL甲醇中,充分溶解后,再加入一 定量的纳米Fe3O4,滴入少量氨水,使pH大于7,超声震荡,使其充分分散后,水 浴至一定的温度,机械搅 一定的时间,反应结束后,迅速取下圆底烧瓶,反应 物倒入烧杯,用磁场分离即可得到Fe3O4-槲皮素纳米复合物,用去离子水多 次洗涤产物,直至洗液pH为7,50 °C真空干燥。