超顺磁性Fe3O4纳米粒子的化学合成新方法

031131 20131000531 蔡岩

超顺磁性Fe3 O4纳米粒子的化学合成新方法

制备磁性Fe3O4纳米粒子的方法，主要包括: 物理方法、化学方法和生物方法。通过还原Au3+到超顺磁性Fe2O4纳米粒子的表面,成功制备了具有超顺磁性的Fe3O4@Au核壳粒子.经透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-vis)、振动样品磁强计(VSM)和共焦显微拉曼仪时粒子进行表征,得到了具有核壳结构粒子,且表面被金壳覆盖.再以苯硫酚为探针分子,结果表明,磁性核壳结构的粒子显示出了优越的表面增强拉曼效应,这为超顺磁性的粒子在生物医学方面的应用创造了条件.在我看来针对朝顺磁性四氧化三铁的化学合成方法其中，共沉淀法是我认为最经典好用的方法！

共沉淀法是制备Fe3O4纳米粒子最为常用和其基本反应原理为: Fe2 + +2Fe3 + + 8OH －→Fe3O4 + 4H2O，先是形成晶核，然后是晶体成长。合理的控制反应条件，能有效调节Fe3O4纳米粒子的尺寸和形貌。根据加料顺序不同，共沉淀法又分为正向共沉淀法和反向共沉淀法。其中，正向共沉淀法由Massart等［6］首先提出，一般是把碱液( 常用氨水或者氢氧化钠溶液) 加入到铁盐溶液中; 而反向共沉淀法则正好相反，是把铁盐溶液加入到碱沉淀剂溶液中。比较两种制备方法，正向沉淀法制备得到的Fe3 O4纳米粒子主要为球形结构，粒子大小均匀; 而由反向共沉淀法得到的Fe3 O4纳米粒子的外形很不规则，包含从球形到立方体之间的多种形态的粒子，且粒径分布较宽。此法的优点在于制备简单，材料便宜，但由于以水溶液作为反应体系，高温提升有限，以及反应动力不足，因此很难有效控制Fe3O4纳米颗粒的形貌、粒径大小和高的结晶度，难以获得高品质的Fe3 O4纳米粒子用于生物医学领域。

临床研究表明,超顺磁性的纳米Fe3O4粒子性能稳定、毒副作用小,具有较好的生物安全性,在生物医学领域具有广泛的应用前景。若在其外围再包裹上某些具有功能性基团的聚合物,就可以在医药领域尤其是癌细胞的检测分离方面有良好的应用。因此,制备超小粒径的磁性纳米颗粒具有重要的应用价值

[1]。目前关于磁性Fe3O4纳米颗粒的制备方法分为化学法和物理法两类,其中化学法又包括水解法、沉淀法、微乳液法、水热法、溶胶2凝胶法等[228]。本实验采用液相共沉淀法制备粒径小于10nm的Fe3O4纳米颗粒。

利用超声强化的共沉淀法结合阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）修饰技术,制备出Fe3O4超顺磁纳米晶,采用X射线粉末衍射仪（XRD）、傅立叶转换红外线光谱仪（FT-IR）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、N2吸附-脱附及热重-差示扫描同步热分析仪（TG-DSC）等方法对样品进行表征,系统研究了样品的表面电性及磁学性质,并探索了超顺磁纳米晶的生长机理.结果表明：所制备的Fe3O4超顺磁纳米晶结晶完整,分散性良好,平均粒径在10nm左右;其比表面积高达91.6m^2·g^-1,具有优异的热稳定性,蒸馏水中等电点pHpzc=5.7;其饱和磁强度（Ms）可达65.0emu·g^-1,属超顺磁性纳米材料;超声强化及SDS表面修饰,对Fe3O4超顺磁纳米晶的生长起着非常重要的作用.这种Fe3O4超顺磁纳米材料可望被较好地应用于细胞或酶的固定化等生物和医药领域。

在碱性条件下采用改良化学共沉淀法制备具有超顺磁性的Fe2O4纳米粒子，并用红外光谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜和振动样品磁强计对所制得Fe2O4粒子进行表征。结果表明，该试验条件下制备的样品其红外光谱图和XRD谱图与标准Fe2O4粒子的物态和晶相结构基本一致；透射电镜表明制备出Fe2O4粒子成球性好，且大部分粒径在14nm；磁化曲线也表明制备的Fe2O4粒子无剩磁和矫顽力，具有超顺磁性。

张立德。纳米材料和纳米结构。科学出版社，2001

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姚素薇，张立国。上海市电镀与精饰学术学会2005刊

崔亚丽，房喻等四氧化三铁超顺磁性微利的制备机理。中国科学；B刊2001,31（4）：319-324