專(zhuān)利名稱：一種制備Fe₃O₄/Pt磁性復(fù)合納米粒子的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備Fe304/Pt磁性復(fù)合納米粒子的新方法。
背景技術(shù)：
金屬或非金屬功能化鐵氧化物納米粒子可以較好地保護(hù)鐵氧化物納米粒子，使其更加穩(wěn) 定，并大大延伸了其使用范圍，尤其是擴(kuò)大其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用范圍，而金屬單質(zhì)(或非金屬單質(zhì)) 功能化磁性鐵氧化物復(fù)合納米粒子的制備研究中的金屬單質(zhì)主要集中在金、銀、鈷、鉑、鈀 (Au， Ag， Co， Pt， Pd)等單質(zhì)上，而非金屬單質(zhì)主要研究的是碳(C)單質(zhì)。對(duì)于貴金屬 Pt來(lái)說(shuō)，鉑催化劑廣泛用于化學(xué)化工、石油化工、環(huán)境治理、燃料電池等方面。鉑納米粒子 能有效提高催化活性、催化效率、降低鉑的消耗量，因而對(duì)其研究具有重要意義?；谫F金 屬鉑催化劑的回收方面考慮，磁性鉑復(fù)合納米粒子不失為一種很好的解決方案。然而目前主 要以Fe/Pt合金的制備及應(yīng)用研究居多。另外，Teng等制備了Pt/鐵氧化物磁性復(fù)合納米粒子， 但鐵氧化物/Pt磁性復(fù)合納米粒子的研究報(bào)告還很少發(fā)現(xiàn)。
此外，超聲化學(xué)法是利用超聲波的空化作用瞬間產(chǎn)生的高溫(25000 K)、高壓(^20MPa) 以及冷卻速率(101()K/S)等極端條件促使氧化、還原、分解和水解等反應(yīng)的進(jìn)行來(lái)制備納米 粒子。超聲波對(duì)化學(xué)反應(yīng)起作用的主要原因在于超聲波所產(chǎn)生的"超聲波汽化泡"，它形成 局部的高溫高壓環(huán)境和具有強(qiáng)烈沖擊力的微射流。超聲波空化作用與傳統(tǒng)攪拌技術(shù)相比，更 容易實(shí)現(xiàn)介質(zhì)均勻混合，消除局部濃度不均，提高反應(yīng)速度，促進(jìn)新相的形成，而且對(duì)團(tuán)聚 還可以起到剪切作用，有利于微小顆粒的形成。在2003年，Li等就利用超聲化學(xué)的方法制備 了具有核殼結(jié)構(gòu)的Fe-c0磁性復(fù)合納米粒子，Nikitenko等通過(guò)超聲化學(xué)的方法制備了 Fe-Fe3C 納米晶粒子，我們?cè)?007年用超聲化學(xué)的方法合成了鐵氧化物/Au磁性復(fù)合納米粒子，但尚 未發(fā)現(xiàn)利用該方法合成鐵氧化物/Pt的相關(guān)報(bào)道。 發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是為了提供一種復(fù)合磁性納米粒子制備的新方法，以便制備具有單分散性， 飽和磁化強(qiáng)度高的Fe304/Pt磁性復(fù)合粒子，實(shí)現(xiàn)鉑包覆厚度和磁飽和強(qiáng)度可控，并且具有反 應(yīng)步驟簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合磁性納米粒子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)
Fe304/Pt磁性復(fù)合粒子的超聲化學(xué)法制備，包括下述步驟
1) 分別取摩爾質(zhì)量為l: 2的FeCl2'4H20和FeCly6H20溶解于水中，超聲脫氧，然后 將以上溶液滴加到NaOH溶液中，所有反應(yīng)在一定溫度，攪拌條件和N2保護(hù)下進(jìn)行。隨著 反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)液中出現(xiàn)黑色的沉淀。
2) 反應(yīng)結(jié)束后，利用外加磁場(chǎng)將所得沉淀從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來(lái)，并先后用去離子水和 乙醇清洗。最后將Fe304納米顆粒配成一定濃度的乙醇溶液。
3) 為了更好地分散Fe304顆粒，用乙醇和水將以上所得溶液稀釋并進(jìn)一步超聲。然后滴 加一定量的APTES到以上混合溶液中，室溫下攪拌。最后，利用離心機(jī)將APTES修飾的 Fe304納米顆粒從反應(yīng)介質(zhì)中分離，并用乙醇溶液對(duì)其清洗。在下一步反應(yīng)之前，APTES修 飾的Fe304納米顆粒被配成一定濃度的乙醇溶液。
4) 將以上制備的溶液以及氯鉑酸水溶液分散到去離子水中，攪拌均勻，滴加水合肼溶液， 在一定的頻率下，室溫下超聲直到反應(yīng)溶液顏色由淺黃色逐漸變成黑色，最后沉淀溶液變?yōu)?無(wú)色。
5) 反應(yīng)結(jié)束后，利用永久磁鐵將磁性納米顆粒從溶液中分離出，并用去離子水清洗3次， 分離后的殘留溶液呈現(xiàn)無(wú)色。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 本發(fā)明使用了超聲化學(xué)法制備了鉑包覆的四氧化三鐵的復(fù)合磁性納米粒子，克服了傳 統(tǒng)方法成本高、費(fèi)時(shí)、費(fèi)力的缺陷，況且本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)微量鉑磁復(fù)合粒子的制備。因此，本 發(fā)明具有成本低、快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。
2、 本發(fā)明在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，都可以采用超聲頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)速度的控制，有利于反應(yīng) 時(shí)間的顯著縮短。
3、 本發(fā)明制備的鉑包覆的四氧化三鐵的復(fù)合磁性納米粒子具有單分散性，高飽和磁化強(qiáng) 度，通過(guò)步驟(3)的重復(fù)次數(shù)可以實(shí)現(xiàn)鉑包覆厚度的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)粒子磁性的控制。


圖1為實(shí)施方案I的流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方案I:
本發(fā)明涉及一種超聲化學(xué)法制備Fe304/Pt磁性復(fù)合粒子。具體如下1)分別取2 g FeCl2'4H20和5.2 g FeCl3'6H20以及12.1 mol/L的濃鹽酸0.85 mL溶解于200 mL H20中，超 聲脫氧，然后將以上溶液滴加到250 mL， 0.75 mol/L NaOH溶液中，所有反應(yīng)在溫度為80 °C，攪拌，N2保護(hù)下進(jìn)行。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)液中出現(xiàn)黑色的沉淀。反應(yīng)結(jié)束后，利用 外加磁場(chǎng)將所得沉淀從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來(lái)，并先后用去離子水清洗3次，乙醇清洗2次。
最后將Fe304納米顆粒配成濃度為5 g/L的乙醇溶液。2)用乙醇和1 mL水將25 mL以上所 得溶液稀釋到150mL，為了更好地分散Fe304顆粒，需將該溶液進(jìn)一步超聲30 min。然后滴 加0.4 mLAPTES到以上混合溶液中，室溫下攪拌7 h。最后，利用離心機(jī)10000 r/min， 30 min 將APTES修飾的Fe304納米顆粒從反應(yīng)介質(zhì)中分離，并用乙醇溶液對(duì)其清洗5次。在下一 步反應(yīng)之前，APTES修飾的Fe304納米顆粒被配成濃度為1 g/L的乙醇溶液。3)將15 mL APTES-Fe304溶液(5g/L)、 0.1mol/L的氯鉑酸水溶液10 mL分散到100 mL去離子水中， 攪拌均勻，滴加16mL水合肼溶液，在超聲頻率為80kHz條件下，室溫下超聲直到反應(yīng)溶 液顏色由淺黃色逐漸變成絮凝狀物質(zhì)，再變?yōu)楹谏镔|(zhì)并伴隨氣泡的產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1、一種制備Fe3O4/Pt磁性復(fù)合納米粒子的新方法，包括下述步驟(a)分別取摩爾質(zhì)量為1∶2的FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O溶解于水中，超聲脫氧，然后將以上溶液滴加到NaOH溶液中，所有反應(yīng)在一定溫度，攪拌條件和N2保護(hù)下進(jìn)行。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)液中出現(xiàn)黑色的沉淀。(b)反應(yīng)結(jié)束后，利用外加磁場(chǎng)將所得沉淀從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來(lái)，并先后用去離子水和乙醇清洗。最后將Fe3O4納米顆粒配成一定濃度的乙醇溶液。(c)用乙醇和水將以上所得溶液稀釋?zhuān)瑸榱烁玫胤稚e3O4顆粒，需將該溶液進(jìn)一步超聲。然后滴加一定量的APTES到以上混合溶液中，室溫下攪拌。最后，利用離心機(jī)將APTES修飾的Fe3O4納米顆粒從反應(yīng)介質(zhì)中分離，并用乙醇溶液對(duì)其清洗。在下一步反應(yīng)之前，APTES修飾的Fe3O4納米顆粒被配成一定濃度的乙醇溶液。(d)將以上制備的溶液及氯鉑酸水溶液分散到去離子水中，攪拌均勻，滴加檸檬酸納溶液，在一定的頻率下，室溫下超聲直到反應(yīng)溶液顏色由淺黃色逐漸變成黑色，最后黑色沉淀后溶液變?yōu)闊o(wú)色。(e)反應(yīng)結(jié)束后，利用永久磁鐵將磁性納米顆粒從溶液中分離出，并用去離子水清洗3次，分離后的殘留溶液呈現(xiàn)無(wú)色。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氧化三鐵制備的方法，其特征在于改進(jìn)了傳統(tǒng) 的共沉淀方法。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2所述的一種制備Fe304/Pt磁性復(fù)合納米粒子的新方 法，其特征在于所述步驟(c)中標(biāo)記引物的方法為氨基，通過(guò)氨基一鉑離子之 間的配位反應(yīng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)磁性納米粒子的鉑包覆，復(fù)合粒子結(jié)合十分牢固。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1、 3所述的一種制備Fe304/Pt磁性復(fù)合納米粒子的新方 法，其特征在于采用的超聲頻率范圍可以實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)時(shí)間的直接控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種合成四氧化三鐵包覆鉑(Fe₃O₄/Pt)磁性復(fù)合納米粒子的新方法。其特征在于在超聲條件下，通過(guò)水合肼將鉑離子還原到氨基或巰基功能化的磁性納米粒子上，實(shí)現(xiàn)樣品的制備。此方法無(wú)需產(chǎn)物純化、快速、直觀，是一種操作簡(jiǎn)單、快速、高產(chǎn)率的新型合成方法。
文檔編號(hào)H01F1/11GK101345111SQ200810031349
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日
發(fā)明者偉 吳, 蓉 胡, 賀全國(guó) 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué);賀全國(guó);吳 偉;胡 蓉