本發(fā)明屬于核殼結(jié)構(gòu)納米材料的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ-fe2o3及fe3o4的制備方法。

背景技術(shù)：

由納米顆粒組成的三維超結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出優(yōu)異的物理和化學性能，這種將基本的結(jié)構(gòu)單元組裝成功能的復雜超結(jié)構(gòu)引起了化學、物理及材料科學界研究學者的巨大興趣。膠體結(jié)構(gòu)是由不同形貌的微結(jié)構(gòu)單元組成的三維超結(jié)構(gòu)之一，作為超結(jié)構(gòu)中的一種重要類型的膠體結(jié)構(gòu)，是具有中空結(jié)構(gòu)和殼層的微膠囊或微球，殼層一般是由密堆積膠狀粒子或凝固的膠體粒子組成。自從研究學者使用微米級的聚苯乙烯球（ps球）和油包水型的懸浮液首次合成出膠體后，其優(yōu)異的機械穩(wěn)定性、可控的粒徑分布及前驅(qū)體粒子的磁性、光學、熒光性質(zhì)引起了廣大科研人員的興趣，大量研究了其在藥物傳輸、香料和染料的釋放、能量存儲及光子器件等方面的潛在應用。

然而，復雜的合成過程是制約膠體結(jié)構(gòu)納米材料實際應用的主要因素。傳統(tǒng)合成膠體的方法是先合成膠體球，再在水油界面實現(xiàn)膠體粒子的自組裝。該過程比較繁瑣、耗時，限制了膠體的實際應用?？茖W工作者們致力于研發(fā)出簡單易行的方法來提高膠體的實際應用性，有代表性的pang等以叔丁胺作為結(jié)構(gòu)導向劑，聚乙烯吡咯烷酮（pvp）作為表面活性劑，通過簡單有效的一步法使用乳液模板合成出三維中空結(jié)構(gòu)的fe-soc-mof超結(jié)構(gòu)（即膠體）。yu課題組介紹了一種新穎的一步合成膠體的化學方法，高產(chǎn)量的合成出甲醛樹脂（pfr）、ag@pfr和au@pfr。然而，簡便可控的合成膠體的方法仍然是巨大的挑戰(zhàn)，盡管膠體的合成已經(jīng)取得了部分成就，但是核殼結(jié)構(gòu)的膠體至今未曾被合成出來。

隨著化學化工、環(huán)境、生物材料及生物醫(yī)學等領(lǐng)域的發(fā)展，納米技術(shù)與其它學科的交叉性發(fā)展被重視起來。納米技術(shù)已經(jīng)應用于藥物載體的研究，磁性納米顆粒與藥物形成復合物，被送入體內(nèi)，通過外界磁場的導向作用能夠準確到達病灶從而治愈疾病。納米材料在醫(yī)學中的應用主要體現(xiàn)利用納米技術(shù)解決藥物的靶向性、納米材料裝上傳感器或特異性載體、應用納米材料的特殊力學性能、利用納米材料的表面效應等，本發(fā)明研究簡單可行的合成方法已經(jīng)制備了磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)的α-fe2o3，因其磁性、無毒、來源廣泛和成本低廉等特點，探索拓展制備類似結(jié)構(gòu)的磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)，將具有重要的科研意義和實用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ-fe2o3及fe3o4的制備方法，先以甘氨酸作為結(jié)構(gòu)導向劑，使用水、乙醇混合溶劑熱法制備出磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α-fe2o3，然后分別在不同的氣氛中經(jīng)過熱處理分別得到磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ-fe2o3及fe3o4。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ-fe2o3及fe3o4的制備方法，其特征在于具體步驟為：

（1）磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α-fe2o3的制備

將0.8mmol氯化鐵及0.3g結(jié)構(gòu)導向劑甘氨酸溶于2ml去離子水與18ml乙醇的混合溶液中，在氮氣保護下持續(xù)攪拌5min，然后將混合物轉(zhuǎn)移至反應釜中于160℃加熱反應12h，反應結(jié)束自然冷卻至室溫后，離心收集沉淀，用乙醇多次洗滌，再于60℃干燥得到磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α-fe2o3；

（2）磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ-fe2o3的制備

將磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α-fe2o3在干燥氮氣氣氛中以20℃/min的升溫速率升溫至600℃保持5h，然后自然冷卻至室溫得到磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ-fe2o3；

（3）磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)fe3o4的制備

將磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α-fe2o3在氫氣與氬氣的混合氣氛中以30℃/min的升溫速率升溫至500℃保持1h，然后自然冷卻至室溫得到磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)fe3o4。

本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明首次實現(xiàn)了兩種磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ-fe2o3和fe3o4的合成，先采用甘氨酸作為結(jié)構(gòu)導向劑，水、乙醇混合溶劑熱法一步制備磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α-fe2o3，再在特殊氣氛中相變反應制備兩種目標產(chǎn)物，方法簡便可行，合成磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)產(chǎn)物尺寸由磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α-fe2o3前驅(qū)物控制，拓展了磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α-fe2o3的實用產(chǎn)物。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例2制得的磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ-fe2o3的xrd圖；

圖2是本發(fā)明實施例2制得的磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ-fe2o3的sem圖；

圖3是本發(fā)明實施例3制得的磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)fe3o4的xrd圖；

圖4是本發(fā)明實施例3制得的磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)fe3o4的sem圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進一步說明，但并不以任何形式限制本發(fā)明的內(nèi)容。

實施例1

磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α-fe2o3的制備

稱取0.8mmol氯化鐵（fecl3·6h2o，分析純，國藥集團化學試劑有限公司）及0.3g結(jié)構(gòu)導向劑甘氨酸（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）溶于2ml去離子水與18ml乙醇的混合溶液中，在磁力攪拌器上持續(xù)攪拌5min，然后將混合物轉(zhuǎn)移至50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應釜中，于160℃加熱反應12h，反應結(jié)束自然冷卻至室溫后，離心收集沉淀，用乙醇多次洗滌，再于60℃干燥得到磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α-fe2o3。

實施例2

磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ-fe2o3的制備

稱取一定量的α-fe2o3置于氮氣氣氛（氮氣純度為99.999%）中，在升溫速率20℃/min下加熱至600℃并保溫5h，自然冷卻至室溫得到產(chǎn)物。所得產(chǎn)物的xrd譜圖如圖1，xrd圖譜分析顯示樣品與γ-fe2o3（jcpdsno.04-0755）的每一個衍射峰都完全對應，不存在其它雜峰，說明經(jīng)過熱處理得到的產(chǎn)物為純相的γ-fe2o3。產(chǎn)物sem照片如圖2所示，可以看出控制反應溫度和煅燒時長，可以得到形貌保持完好的γ-fe2o3核殼結(jié)構(gòu)。核殼結(jié)構(gòu)仍然是小顆粒為基本單元組裝形成的膠體結(jié)構(gòu)。

實施例3

磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)fe3o4的制備

稱取一定量的α-fe2o3置于氫氣與氬氣的混合氣氛（其中氫氣的體積百分含量為5%）中，在升溫速率30℃/min下加熱至500℃并保溫1h，自然冷卻至室溫得到產(chǎn)物。所得產(chǎn)物的xrd圖譜如圖3所示，與fe3o4標準圖譜（jcpdsno.11-0664）相比，所有的衍射峰能夠完好的對應，無其它衍射峰存在，表明所得產(chǎn)物為純相fe3o4。所得產(chǎn)物的sem照片如圖4所示，放大的sem照片（圖4b）說明核殼結(jié)構(gòu)仍為小顆粒組裝形成的膠體結(jié)構(gòu)。

以上實施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發(fā)明保護的范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ?Fe2O3及Fe3O4的制備方法，屬于核殼結(jié)構(gòu)納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)方案要點為：先以甘氨酸作為結(jié)構(gòu)導向劑，使用水、乙醇混合溶劑熱法制備出磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α?Fe2O3作為前驅(qū)物，然后分別在不同的氣氛中經(jīng)過熱處理得到磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)γ?Fe2O3和Fe3O4。本發(fā)明制備方法簡便可行，合成磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)產(chǎn)物尺寸由磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α?Fe2O3前驅(qū)物控制，拓展了磁性膠體核殼結(jié)構(gòu)α?Fe2O3的實用產(chǎn)物。

技術(shù)研發(fā)人員：郭志超;程素君;張麗偉;申建芳
受保護的技術(shù)使用者：新鄉(xiāng)學院
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.17
技術(shù)公布日：2017.09.08