创新课程PPT

以FeCl2与表面活性剂十二烷基磺酸钠（sodium dodecanesulphonate， SDS）反应生成的Fe(DS)2作为反应前体，通过控制SDS 的浓度和反应 温度可以合成3.7～11.6 nm的Fe3O4粒子。Gupta 等在表面活性剂丁二 酸-2-乙基己基磺酸钠(AOT)溶于正己烷中形成W/O 反相微乳液体系， Fe2+和Fe3+盐溶于反相微液滴的亲水核中，在N2存在下，加入NaOH得 到直径较小（<15 nm）、高分散的氧化铁磁性纳米粒子。
研究现状
磁性纳米粒子的应用非常广泛，在 磁记录材料、磁性液体、传感器、催化、 永磁材料、颜料、雷达波吸波材料以及生 物医药领域有着广阔的应用前景。近年来， 合成和表征纳米尺度材料的进展使科学家 能在分子或细胞水平上够理解和掌握纳米 材料（如：纳米线、纳米纤维、纳米粒子、 纳米带和纳米管）和生物实体（核酸、蛋 白质和细胞）之间的相互作用。单分散磁
聚合物基无机纳米复合材料的结 构设计和性能研究----结课作业
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生物医用功能化磁性纳米粒子
主要内容
1、引言
2、研究进展 3、制备方法 4、应用及现状 5、展望
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引言
随着科学技术的发展，人类的认知领域由宏观世界逐渐发 展到微观世界，从而形成了一门新的科学技术——纳米科 学技术。纳米科学技术包括纳米材料、纳米器件、纳米结 构设计和加工组装、纳米机器以及相应的检测表征技术和 方法，因此“纳米”不仅仅局限于狭义的空间尺度上的意 义，而是一种全新的思维方式和认识方法、研究手段和应 用技术。
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图1-2AOT/正己烷反相微乳液体系结构
微乳法制备纳米粒子的最大优点就是当纳米粒子合成后，体系能够
立即为粒子提供表面活性剂，钝化粒子的表面，不会发生纳米粒子团聚， 使其分散性得到保障。其缺点也很明显，由于电解质的加入会导致微乳 液体系的不稳定性，因此反应试剂的浓度不可能很高，一次合成制备的 纳米粒子产量很低；同时由于微乳液体系是热力学稳定体系，粒子的提 取及后处理过程复杂；而且微乳液法合成的Fe3O4磁性纳米粒子通常只 溶于有机溶剂，在医学领域的应用受到限制，通常需要在Fe3O4表面修 饰上亲水分子，使其溶于水方能应用于生物医学领域。
水热法
水热法是指在高压釜里的高温、高压反 应环境中，采用水作为反应介质，使得通 常难溶或不溶的物质溶解、反应、重结晶 而得到理想的产物。 Fan 等在高压釜内放入1.39 g FeSO4、 1.24 g Na2S2O3、14 ml蒸馏水，缓慢滴 加10ml 1.0 mol/L NaOH 溶液，不断搅拌， 反应温度为140 ℃，12 h后冷却至室温， 得到黑灰色沉淀，经过滤，热水和无水乙 醇洗涤，在70 ℃真空干燥4 h，得到50 11
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改性方法
方 法
物理改性
通过吸附、涂敷、包覆等物理手 段对微粒表面进行改性，如表面吸 附和表面沉积法。利用紫外线、等 离子射线等对粒子进行表面改性也 属于物理修饰。物理修饰方法对于 生物医学用磁性纳米粒子的表面改 性不太适用，修饰分子与颗粒间的 物理作用结合力比较弱，不稳定， 而且诸多生物医学应用对磁性纳米 粒子都有特殊的要求，不只是防止 团聚。所以，磁性纳米粒子的表面 修饰多采用化学修饰方法。
将纳米材料应用于医学领域形成的纳米生物医学就是由纳 米科学、生物学和医学交叉结合形成的，这种结合尽管才 十来年的历史，但已取得了许多令人鼓舞的成就，使得纳 米生物医学技术己成为纳米科技领域最引人注目、最有生 命力的发展方向之一。其中，磁性纳米材料是近年来研究 较多的生物医学无机功能纳米材料。
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制备方法
其基本原理是：以高度浓缩的金属 醇盐凝胶为基质，通过对其溶解-再 结晶（Sol-Gel 过程）处理，生长出 高度单分散的金属氧化物颗粒。在40 ℃，强力搅拌下，将Fe(NO3)3溶于聚 乙二醇中制得溶胶，升温继续反应转 7
微乳液 法
微乳液法是近年来发展起来的一种制备纳米颗粒的有效方法，它是 由热力学稳定、透明的水滴在油中(W/O)或油滴在水中(O/W)形成的单分 散体系，其微结构的粒径为5~70nm，在微观结构方面可分为O/W型、 双连续型和W/O（反相胶束）型3 种，是表面活性剂分子在油/水界面形 成的有序组合体。微乳液通常由表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇 类)、油(通常为烃类)和水(或水溶液)组成。在此体系中，两种互不相溶 的连续介质被表面活性剂双亲分子分割成微小空间形成微型反应器，其 大小可控制在纳米级范围，反应物在体系中反应生成固相粒子。
干法具有工艺流程短，产品质量高，粒子超细、均匀、 分散性好等特点，但其技术难度大，对设备的结构及 材质要求高，一次性投资也大。
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共沉 淀法共沉淀法制备纳米 Fe3O4因其操作简 单，成本低廉，且能大规模生产等优点 而被广泛采用。
其反应原理为： Fe2++ 2Fe3+ + 8OH- → Fe3O4 +4H2O
通常是把 Fe2+和Fe3Ư-1惰共沉性淀法气制备氛磁、性纳一米粒定子示温意图度和 PH
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溶胶凝胶 法 溶胶-凝胶方法（Sol-Gel）是日本 科学家 Sugimoto 等于上世纪90 年代 发展起来的一种液相制备单分散金属 氧化物颗粒的新工艺。
制备方法
干法 共沉淀法 溶胶-凝胶法 微乳液法 金属有机前驱体热分解法
水热法
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干法
干法常以铁的配合物如五羰基合铁[Fe(CO)5]或二茂 铁[FeCP2]为原料，在比较剧烈的条件下，使原料分解 制得产物。例如，以N2为载体，将Fe(CO)5，从蒸发室 导入温度高达600 ℃的燃烧室，同时喷入高流速空气， Fe(CO)5 与空气迅速混合发生剧烈的氧化反应，产物经 骤冷、分离得到超细粒子。所得产物粒径为5~10 nm， 比表面积150 m2/g、热稳定性和分散性良好的无定型透 明氧化铁。
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金属有机前驱体 热分解法
金属有机前驱体（organometallic precursor）分解法，顾名思义，就是从 金属有机前驱体出发，利用各种能量输 入方法，使得其发生化学反应分解，从 而获得所需要的磁性纳米粒子。利用有 机溶液的高沸点性，使分散在油相中的 金属有机前驱体在高温下分解，并结晶 成核生长，通过控制原料浓度、反应时 间以及投入的晶核大小可以方便控制粒 子粒径、形状和晶型，通过表面键合有 10