一種碳負(fù)載鐵基磁性微球材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉一種碳負(fù)載鐵基磁性微球材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米級磁性粒子在生物分離、檢測及靶向藥物輸運和磁過熱治療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。單個納米級磁性粒子的磁響應(yīng)速度較慢，限制了此類粒子的應(yīng)用。將多個納米級磁性粒子包裹到一個大粒子中，通過其粒子數(shù)的控制是提高磁響應(yīng)速度的的有效途徑。而且磁性粒子被包覆后可以顯著的增加其化學(xué)穩(wěn)定性，降低粒子的表面能以提高粒子的分散性。
[0003]目前物理包覆法是最早被采用制備磁性復(fù)合微球的方法。它是采用在天然高分子(如右旋糖苷、明膠、殼聚糖、支鏈淀粉、蛋白質(zhì)等)或合成高分子(如PVP，PEG，PVA等)存在下，原位化學(xué)沉淀鐵離子和亞鐵離子制得。該法所制備的磁性復(fù)合微球已經(jīng)在核酸提純和DNA分離、酶固定等領(lǐng)域得到應(yīng)用。但是，該法只能制備親水性磁性復(fù)合微球，應(yīng)用領(lǐng)域受到很大限制，且所得到的磁性復(fù)合微球存在形態(tài)極不規(guī)整、粒徑分布極寬、磁性粒子容易泄漏等諸多無法克服的問題。
[0004]不同形貌碳材料在許多方面有著潛在的應(yīng)用價值，因此具有獨特結(jié)構(gòu)的碳材料已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。許多不同形貌碳材料如碳蔥、碳錐、碳珠、碳球等已經(jīng)被成功地合成。在這些不同形貌的碳材料中，碳球作為一種新型材料由于其類似于富勒烯或石墨性質(zhì)而受到重視。這些相似性質(zhì)使得碳球廣泛應(yīng)用于金剛石膜的制備、潤滑材料、特殊橡膠添加劑、高強復(fù)合材料、吸附劑、鋰離子二次電池負(fù)極材料和催化劑的載體等。到目前為止，尺寸大小從納米級到微米級和結(jié)構(gòu)不同的球形碳材料已經(jīng)成功地通過不同的方法制備出來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種碳負(fù)載鐵基磁性微球材料的制備方法，該方法制備的磁性材料材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、磁材料活性較高等特點。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種碳負(fù)載鐵基磁性微球材料的制備方法，該方法包括如下步驟:
(O制備四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子將二茂鐵甲酸分散在無水乙二醇中，控制二茂鐵甲酸在無水乙醇中的濃度為
3.5-6.4g/L，得到混合物，置于反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于電阻加熱爐中加熱到150-160°C反應(yīng)10-15h，取出容器，自然冷卻至室溫，得到黑色產(chǎn)物，采用無水乙醇和丙酮依次洗滌3-5次，得到四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子；
(2)表面改性
將上述四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子分散在正戊烷中形成混合液，所述混合液中，四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子的濃度為10-15g/L ；
以質(zhì)量濃度35%的N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液為硅烷偶聯(lián)劑，在攪拌下將質(zhì)量濃度35%的N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液加入上述混合液中形成反應(yīng)體系，所述質(zhì)量濃度35%的N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液的加入量以其在反應(yīng)體系中的體積百分?jǐn)?shù)達到1.5-2%，加料完畢后，在攪拌下于常壓、室溫進行反應(yīng)，反應(yīng)時間為12-20h，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)固液分離、正戊烷清洗，得到改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子；
(3)制備碳負(fù)載鐵基磁性微球乳液按如下重量份配料:
苯乙烯80-90
上述改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子 450-500 十二烷基硫酸鉀1-2
過硫酸鈉0.1-0.2
去離子水400-450
將過硫酸鈉和十二烷基硫酸鉀溶于去離子水中配成水相后，加入反應(yīng)器中，然后加入上述改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子，最后加入苯乙烯單體，攪拌下于60-65?下聚合15-20h，得到產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明制備的磁性材料，使用有機碳粒子負(fù)載鐵基磁性材料，獲得穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，然后進行表面改性，改善磁性能，最后按照特定配比配制成乳液，進一步提高了材料的綜合性能，并使其適用于醫(yī)療等領(lǐng)域。
【具體實施方式】
[0008]實施例一
將二茂鐵甲酸分散在無水乙二醇中，控制二茂鐵甲酸在無水乙醇中的濃度為3.5g/L，得到混合物，置于反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于電阻加熱爐中加熱到150°C反應(yīng)10h，取出容器，自然冷卻至室溫，得到黑色產(chǎn)物，采用無水乙醇和丙酮依次洗滌3次，得到四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子。
[0009]將上述四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子分散在正戊烷中形成混合液，所述混合液中，四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子的濃度為10g/L。
[0010]以質(zhì)量濃度35%的N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液為硅烷偶聯(lián)劑，在攪拌下將質(zhì)量濃度35%的N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液加入上述混合液中形成反應(yīng)體系，所述質(zhì)量濃度35%的N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液的加入量以其在反應(yīng)體系中的體積百分?jǐn)?shù)達到1.5%，加料完畢后，在攪拌下于常壓、室溫進行反應(yīng)，反應(yīng)時間為12h，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)固液分離、正戊烷清洗，得到改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子。
[0011]按如下重量份配料:
苯乙烯80
上述改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子 450 十二烷基硫酸鉀I
過硫酸鈉0.1
去離子水400 將過硫酸鈉和十二烷基硫酸鉀溶于去離子水中配成水相后，加入反應(yīng)器中，然后加入上述改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子，最后加入苯乙烯單體，攪拌下于60-65?下聚合15-20h，得到產(chǎn)品。
[0012]實施例二
將二茂鐵甲酸分散在無水乙二醇中，控制二茂鐵甲酸在無水乙醇中的濃度為6.4g/L，得到混合物，置于反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于電阻加熱爐中加熱到160°C反應(yīng)10h，取出容器，自然冷卻至室溫，得到黑色產(chǎn)物，采用無水乙醇和丙酮依次洗滌5次，得到四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子。
[0013]將上述四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子分散在正戊烷中形成混合液，所述混合液中，四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子的濃度為15g/L。
[0014]以質(zhì)量濃度35%的N-[3_(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液為硅烷偶聯(lián)劑，在攪拌下將質(zhì)量濃度35%的N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液加入上述混合液中形成反應(yīng)體系，所述質(zhì)量濃度35%的N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液的加入量以其在反應(yīng)體系中的體積百分?jǐn)?shù)達到2 %，加料完畢后，在攪拌下于常壓、室溫進行反應(yīng)，反應(yīng)時間為20h，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)固液分離、正戊烷清洗，得到改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子。
[0015]按如下重量份配料:
苯乙烯90
上述改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子 500 十二烷基硫酸鉀2
過硫酸鈉0.2
去離子水450
將過硫酸鈉和十二烷基硫酸鉀溶于去離子水中配成水相后，加入反應(yīng)器中，然后加入上述改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子，最后加入苯乙烯單體，攪拌下于65°C下聚合15h，得到產(chǎn)品。
[0016]比較例
取10ml共沉淀合成方法制備得到Fe3O4納米粒子水相懸浮液加入反應(yīng)器中，攪拌并通氮氣后，加入1ml 1%的檸檬酸水溶液，并在70°C溫度下反應(yīng)10分鐘，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，磁性分離，洗滌后，重新分散在超純水中，作為磁性納米粒子儲備液；取0.0017g檸檬酸鈉溶解于33.20ml水中，形成還原劑水溶液，并調(diào)解其pH值至9。將2.015ml濃度為6.2mg/ml的磁性納米粒子與4ml的檸檬酸鈉溶液混合，并利用超聲分散均勻，待檸檬酸鈉溶液加熱至沸騰時將磁性納米粒子與檸檬酸鈉混合溶液加入反應(yīng)器中；當(dāng)溶液再次沸騰時加入
2.7ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%氯金酸溶液，反應(yīng)5小時。反應(yīng)結(jié)束，停止加熱，自然冷卻至室溫，停止攪拌；磁性分離，除去上清后，用超純水反復(fù)洗滌至中性，得到金磁微粒。將該微粒按照如下配比配制成乳液:金磁微粒 100份，苯乙烯 25份，過硫酸鉀 1.5份，去離子水550份
O
[0017]對實施例1-2及比較例的磁性材料進行磁性能測試。測試結(jié)果顯示:實施例1-2得到的磁性材料的的飽和磁場比比較例提高了 7.3-9.2emu/g以上。
【主權(quán)項】
1.一種碳負(fù)載鐵基磁性微球材料的制備方法，該方法包括如下步驟: (1)制備四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子 將二茂鐵甲酸分散在無水乙二醇中，控制二茂鐵甲酸在無水乙醇中的濃度為3.5-6.4g/L，得到混合物，置于反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于電阻加熱爐中加熱到150-160°C反應(yīng)10-15h，取出容器，自然冷卻至室溫，得到黑色產(chǎn)物，采用無水乙醇和丙酮依次洗滌3-5次，得到四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子； (2)表面改性 將上述四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子分散在正戊烷中形成混合液，所述混合液中，四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子的濃度為10-15g/L ； 以質(zhì)量濃度35%的N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液為硅烷偶聯(lián)劑，在攪拌下將質(zhì)量濃度35%的N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液加入上述混合液中形成反應(yīng)體系，所述質(zhì)量濃度35%的N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺三乙酸三鈉溶液的加入量以其在反應(yīng)體系中的體積百分?jǐn)?shù)達到1.5-2%，加料完畢后，在攪拌下于常壓、室溫進行反應(yīng)，反應(yīng)時間為12-20h，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)固液分離、正戊烷清洗，得到改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子； (3)制備碳負(fù)載鐵基磁性微球乳液 按如下重量份配料: 苯乙烯80-90 上述改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子 450-500 十二烷基硫酸鉀1-2 過硫酸鈉0.1-0.2 去離子水400-450 將過硫酸鈉和十二烷基硫酸鉀溶于去離子水中配成水相后，加入反應(yīng)器中，然后加入上述改性后的四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子，最后加入苯乙烯單體，攪拌下于60-65?下聚合15-20h，得到產(chǎn)品。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳負(fù)載鐵基磁性微球材料的制備方法，該方法包括如下步驟：（1）制備四氧化三鐵納米膠態(tài)碳粒子，（2）表面改性，（3）制備碳負(fù)載鐵基磁性微球乳液。本發(fā)明制備的磁性材料，使用有機碳粒子負(fù)載鐵基磁性材料，獲得穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，然后進行表面改性，改善磁性能，最后按照特定配比配制成乳液，進一步提高了材料的綜合性能，并使其適用于醫(yī)療等領(lǐng)域。
【IPC分類】B01J13-02
【公開號】CN104525069
【申請?zhí)枴緾N201510000358
【發(fā)明人】陳紅
【申請人】陳紅
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月1日