钴-碳核壳微球的合成及其在生物医学领域应用的可行性研究

摘要

本论文探索了在超临界二氧化碳体系中合成钴-碳核壳微球的制备方法并讨论了钴-碳核壳微球的生长机理。在安全无毒的超临界二氧化碳体系中用余属有机化合物二茂钴作为原料，制备出了钴-碳核壳微球，提出其可能的生长机理以及探讨了其作为磁性药物载体的可行性；并在此基础上，使用乙酸钴为原料，制备了正八面体氧化钴微晶，并对其进行表征以及探讨了其作为锂离子电池材料的可行性。论文主要内容归纳如下： 1 在超临界二氧化碳体系中，研究了钴的金属有机化合物在超临界二氧化碳体系中的热分解反应。其中，二茂钴在350℃超临界二氧化碳体系中分解，结果得到了形貌均一钴-碳核壳微球。通过结构表征及磁性测量，发现其由直径大约为500nm左右的非晶钴核和壳厚度大约为200nm左右非晶碳壳形成。退火后，内部的钴核开始结晶，这显示了其磁性可控。同时，通过进一步对钴-碳核壳微球表面进行羰基化性能初步研究，发现表面非晶碳壳有很好的羰基化效果，显示其在作为磁性药物载体及癌细胞磁分离领域存在广阔的应用前景。 2 在合成钴一碳核壳微球的基础上，进一步高温分解钴的弱酸盐，研究了钴盐在超临界二氧化碳体系中的热分解行为。其中，乙酸钴在450℃超临界二氧化碳体系中分解合成出形貌一致的正八面体氧化钴微晶。通过大量的条件实验，发现超临界二氧化碳体系和温度是正八面体氧化钴微晶形成的必要条件，可以初步得出超临界二氧化碳体系中的晶体生长过程类似于溶剂热的晶体生长过程。在应用方面，初步探讨正八面体氧化钴微晶作为锂离子电池的阳极材料可行性。 虽然我们在超临界二氧化碳体系中合成含钴微粒和对其形成机理的探讨等一系列工作中已经取得了一些进展，但是在合成纳米尺度钴磁性粒子等方面仍然存在不少的溺难和技术障碍，理论研究方面依然存在不足，需要更深入的研究，希望能通过进一步了解本反应体系的反应机理，达到了解在超临界二氧化碳体系中合成钴磁性粒子的形成机理，而为达到人工控制合成钴磁性粒子领域带来新的发展契机。

目录

文摘

英文文摘

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第一章磁性纳米粒子在生物医学领域的应用及拟开展工作

1.1概述

1.2纳米给药系统

1.2.1纳米给药系统的性能和特点

1.2.2纳米给药系统的类型及其制备方法

1.3磁性纳米给药系统

1.3.1磁性纳米给药载体的性能和特点

1.3.2磁性纳米给药系统在生物和医学领域的应用

1.3.3磁性纳米给药载体的制备

1.4本课题的研究思路

1.5二氧化碳的相关知识

1.5.1二氧化碳的物理和化学性质

1.6超临界二氧化碳的应用

1.6.1 CO2被用来进行纳米颗粒的合成

1.6.2超临界二氧化碳萃取

1.6.3超临界化学反应与绿色化学

1.6.4超临界二氧化碳在合成材料方面的应用

1.7拟开展的工作

参考文献

第二章钴-碳核壳微球的合成及其应用的可行性研究

2.1引言

2.1.1概述

2.1.2靶向药物载体的分类

2.1.3纳米磁性材料在靶向药物载体中的应用

2.2制备方法的设计

2.3实验过程与表征方法

2.4实验结果与讨论

2.4.1 X-射线衍射分析(XRD)与X-射线光电子谱分析(XPS)

2.4.2扫描电子显微镜分析(SEM)与透射电子显微镜分析(TEM)

2.4.3拉曼光谱分析(Raman)

2.4.4傅里叶变换-红外光谱分析(FT-IR)

2.4.5磁饱和强度分析(M-H)

2.4.6生长机理及退火过程的讨论

2.4.7表面羰基化性能初步研究

2.4.8结果分析

2.5结论

2.6本章小结

参考文献

第三章钴盐热解行为研究及其应用的可行性探索

3.1引言

3.1.1选题意义

3.1.2锂离子电池结构及工作原理

3.1.3锂离子电池材料简介

3.1.4锂离子电池负极材料

3.2研究内容

3.3制备方法的设计

3.3.1 CoO的一般化学合成方法

3.3.2本文设计CoO的合成方法

3.4实验过程与表征方法

3.5实验结果与讨论

3.5.1 XRD、XPS和XFS分析

3.5.2透射电子显微镜分析(TEM)与扫描电子显微镜分析(SEM)

3.5.3拉曼光谱分析(Raman)

3.5.4电子顺磁共振分析(EPR)

3.5.5晶体生长机理的初步探索

3.5.6充放电性能测试

3.5.7结果分析

3.6结论

3.7本章小结

参考文献

附录：硕士期间完成的论文及参与的工作:

致谢