羟基化合物修饰四氧化三铁纳米颗粒的研究

摘要

在众多的磁性材料中，由于Fe3O4磁性颗粒的制备方法简单多样，原料来源广泛、廉价，且具有特殊的磁学性质、细胞毒性低、生物相容性好、吸附性好、易修饰等优势，成为磁性材料领域中应用最为普遍的一种磁性纳米材料，长期以来就是科研工作者的研究热点。
　　裸露的Fe3O4纳米粒子由于比表面积大，偶极-偶极相互作用力强，使其易团聚。尤其是大部分常用的制备方法所得的磁性纳米颗粒，在水溶液中稳定性差或分散性较低，极大地限制了其在生物材料、药物靶向追踪、控制释放等领域的应用。为了提高其在水溶液中的分散性和稳定性，常用无机物、有机小分子或聚合物大分子等通过物理吸附、包覆或化学键链接等作用对其表面进行改性。选择亲水能力强的修饰剂，可提高颗粒在水溶液中的分散性，并增加其在水中的稳定性，同时还可通过变换实验条件调控所得纳米颗粒的尺寸和形貌，并可进一步在粒子的表面引入其它特殊官能团，使之应用更为广泛。
　　Fe离子可与多种官能团进行配位，如羟基、羧基、脂键等。其中羟基的氧就与铁离子有很好的配合作用。论文中选择含羟基官能团的分子来修饰Fe3O4纳米颗粒，以期提高其亲水性，同时改善其在水相中的稳定性。
　　在本论文中，选择含有不同数量羟基的化合物作为添加剂，采取共沉淀法一步制备Fe3O4纳米颗粒并同时对其表面进行修饰。实验中使用的羟基化合物包括乙醇、乙二醇、丙三醇、季戊四醇、戊五醇、己六醇和不同分子量的聚乙二醇（分别为200、400、800、1K、2K、6K、10K、20K、40KDa）。通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、激光粒度分析仪（DLS）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、热重分析仪（TGA）、振动样品磁强计（VSM）等表征手段对产物进行表征。探讨了羟基的数量、连接羟基的碳架结构及分子量对磁性颗粒性状的影响；探究了加热时间和添加剂的添加量对产物的影响；研究了Fe3O4磁性纳米颗粒可能的生成机理；考察了修饰后的磁性纳米颗粒耐酸、耐碱、耐盐的能力。
　　结果表明，论文中所能成功获得的被含羟基化合物修饰过的Fe3O4磁性颗粒在一定条件下可自组装形成花状的三维结构即二维片状结构，且具有良好的水溶液分散性及稳定性。有望进一步应用于生物医学及废水处理等领域。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 四氧化三铁纳米颗粒概述

1.2 Fe3O4纳米颗粒的制备方法

1.3 Fe3O4纳米颗粒的表面改性

1.4 羟基化合物修饰Fe3O4纳米颗粒的研究背景

1.5 本文的研究目的、意义、理论依据及研究内容

第二章 含不同羟基数量的化合物修饰Fe3O4纳米颗粒的研究

2.1 实验仪器和试剂

2.2 实验内容

2.3 主要表征手段

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 不同分子量的PEG修饰Fe3O4的研究

3.1 实验仪器和试剂

3.2 实验内容

3.3 主要表征手段

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 全文总结与展望

4.1 全文总结

4.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果