高温分解二茂铁制备单分散超顺磁氧化铁纳米粒子的方法

摘要

本发明涉及一种高温分解二茂铁制备单分散超顺磁氧化铁纳米粒子的方法，以二茂铁作为铁源，分散在高沸点溶剂中，加入表面活性剂，无需惰性气体保护，在高温下进行反应，反应结束后让体系自然降温，用溶剂充分清洗产物，除去未反应原料、高沸点溶剂和表面活性剂后，得到单分散超顺磁小纳米粒子。本发明方法的优势在于铁源不需提前制备，且高温分解反应过程无需惰性气体保护，且制备得到的磁性纳米粒子单分散，超顺磁，较好的磁性能，比饱和磁化强度达到43emu/g，尺寸小，粒径为6～10nm，可广泛地应用于生物磁分离、磁靶向药物释放、磁共振成像、生物磁标记等生物医学领域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种超顺磁氧化铁纳米粒子的制备方法，具体涉及一种高温分解二茂 铁制备单分散超顺磁氧化铁纳米粒子的方法。

背景技术

磁性纳米粒子是目前功能化纳米材料领域的研究热点，由于其具有特有的磁响应 性，能通过外加磁场定向操作控制，有利于反应过程的简化和自动化，因此被广泛地 应用于生物领域，如生物分离、靶向药物释放、生物磁分离、生物磁标记、磁共振成 像和生物芯片的磁记录等。现有的制备氧化铁磁性纳米粒子的方法主要有溶剂热法、 共沉淀法、高温分解法等。其中高温分解法制备得到的氧化铁磁性纳米粒子尺寸和形 貌容易控制，且可以大规模制备。现有公开发表的文献报道的关于热分解法制备氧化 铁采用的铁源主要是油酸铁、乙酰丙酮铁和五羰基铁，没有关于二茂铁热分解制备氧 化铁磁性纳米粒子的研究，且目前的高温分解法对反应体系要求较高，溶剂必须预先 进行脱气处理，整个反应过程也需要在惰性气体保护下进行，要保证体系无水无氧。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高温分解二茂铁制备单分散超顺 磁氧化铁纳米粒子的方法，制备的磁性纳米粒子具有较高的比饱和磁化强度。

技术方案

一种高温分解二茂铁制备单分散超顺磁氧化铁纳米粒子的方法，其特征在于步骤 如下：

步骤1：将二茂铁在高沸点溶剂中溶解，与高沸点表面活性剂混合；所述的二茂 铁、高沸点溶剂和表面活性剂的质量份数比例为1～2∶27～54∶0.5～5；

步骤2：将体系升温至85～95℃，保持10～20分钟，使原料充分溶解分散；

步骤3：对体系继续升温，以3～4℃/min的速度升温至250～380℃，并保持0.2～24 h；

步骤4：让体系自然降温至20～80℃，用溶剂充分清洗产物，除去未反应的原料、 高沸点溶剂和表面活性剂，得到单分散超顺磁纳米粒子。

所述步骤4制备的将制备的单分散超顺磁纳米粒子分散在有机溶剂中保存。

所述高沸点溶剂为十八烯、二十四烷、十六烯、二十烯、二辛醚、二十烷或三正 辛胺。

所述高沸点表面活性剂为油酸、癸酸、肉豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸或十 六烷基胺。

所述步骤4的溶剂为乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺、乙腈、二氯乙烷、丙酮、四氢 呋喃、己烷、甲苯、氯仿或乙醚。

所述有机溶剂为甲苯、辛烷、吡啶、二氧六环、2-丁酮、异丙醇、四氢呋喃、甲 基异丁酮、二氯甲烷、二甲亚砜、氯仿或己烷。

有益效果

本发明提出的一种高温分解二茂铁制备单分散超顺磁氧化铁纳米粒子的方法，以 二茂铁作为铁源，分散在高沸点溶剂中，加入表面活性剂，无需惰性气体保护，在高 温下进行反应，反应结束后让体系自然降温，用溶剂充分清洗产物，除去未反应原料、 高沸点溶剂和表面活性剂后，得到单分散超顺磁小纳米粒子。本发明方法的优势在于 铁源不需提前制备，且高温分解反应过程无需惰性气体保护，且制备得到的磁性纳米 粒子单分散，超顺磁，较好的磁性能，比饱和磁化强度达到43emu/g，尺寸小，粒径 为6～10nm，可广泛地应用于生物磁分离、磁靶向药物释放、磁共振成像、生物磁标 记等生物医学领域。

附图说明

图1：二茂铁制备得到的超顺磁纳米粒子的TEM照片

图2：二茂铁制备得到的超顺磁纳米粒子的VSM曲线

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

实施例1：热分解二茂铁制备超顺磁单分散纳米粒子

将0.74g二茂铁分散在20g十八烯中，再加入0.57g油酸，分散后倒入带有温 度计和冷凝管的三口瓶中，升温至95℃，保持10min，然后以3.3℃/min的升温速 率升至320℃，保持3h。待反应结束降温至室温时，倒出产物，用正己烷和乙醇体积 比为1:3的混合溶剂清洗产物5次，得到单分散超顺磁纳米粒子，最终将产物分散在 氯仿中保存。

实施例2：热分解二茂铁制备超顺磁单分散纳米粒子

将1.48g二茂铁分散在20g二十烯中，再加入0.57g油酸，分散后倒入带有温 度计和冷凝管的三口瓶中，升温至90℃，保持20min，然后以3.3℃/min的升温速 率升至330℃，保持5h。待反应结束降温至室温时，倒出产物，用正己烷和乙醇体积 比为1:3的混合溶剂清洗产物5次，得到单分散超顺磁纳米粒子，最终将产物分散在 氯仿中保存。

实施例3：热分解二茂铁制备超顺磁单分散纳米粒子

将1.48g二茂铁分散在40g十八烯中，再加入6.84g油酸，分散后倒入带有温 度计和冷凝管的三口瓶中，升温至90℃，保持20min，然后以3.3℃/min的升温速 率升至320℃，保持1h。待反应结束降温至室温时，倒出产物，用正己烷和乙醇体积 比为1:3的混合溶剂清洗产物5次，得到单分散超顺磁纳米粒子，最终将产物分散在 二氯甲烷中保存。

实施例4：热分解二茂铁制备超顺磁单分散纳米粒子

将1.48g二茂铁分散在20g十八烯和20g二十四烷的混合溶剂中，再加入1.14 g油酸，分散后倒入带有温度计和冷凝管的三口瓶中，升温至95℃，保持10min，然 后以3℃/min的升温速率升至360℃，保持30min。待反应结束降温至60℃时，倒 出产物，用热的正己烷和热的丙酮体积比为1:3的混合溶剂清洗产物5次，得到单分 散超顺磁纳米粒子，最终将产物分散在正己烷中保存。

实施例5：热分解二茂铁制备超顺磁单分散纳米粒子

将1.48g二茂铁分散在40g三辛胺中，再加入1.71g油酸，分散后倒入带有温 度计和冷凝管的三口瓶中，升温至90℃，保持20min，然后以3.3℃/min的升温速 率升至365℃，保持10min。待反应结束降温至60℃时，倒出产物，用热的正己烷和 热的丙酮体积比为1:3的混合溶剂清洗产物5次，得到单分散超顺磁纳米粒子，最终 将产物分散在氯仿中保存。

实施例6：热分解二茂铁制备超顺磁单分散纳米粒子

将0.74g二茂铁分散在40g二辛醚中，再加入4.56g油酸，分散后倒入带有温 度计和冷凝管的三口瓶中，升温至95℃，保持20min，然后以3.3℃/min的升温速 率升至290℃，保持24h。待反应结束降温至室温时，倒出产物，用正己烷和丙酮体 积比为1:3的混合溶剂清洗产物5次，得到单分散超顺磁纳米粒子，最终将产物分散 在甲苯中保存。