稳定的水溶性Fe3O4纳米粒子的制备及其表征
稳定的水溶性Fe3O4纳米粒子的制备及其表征
稳定的水溶性Fe3O4纳米粒子的制备及其表征（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）作者：吴利清，张熙之，方芳，王怡红，张宇，顾宁【摘要】目的：制备稳定的水溶性Fe3O4纳米粒子(PMAT Fe3O4)磁共振成像(MRI)造影剂，并对合成的粒子进行表征。
方法：利用高分子聚1十四碳烯马来酸酐(PMAT)修饰油溶性Fe3O4纳米粒子表面，使粒子表面富含亲水性羧基基团，使粒子能够稳定存在于水相中，并用透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)、振动样品磁强计(VSM)、傅立叶红外吸收光谱(FT IR)和MRI等方法进行表征。
结果：(1) TEM 分析显示，PMAT Fe3O4粒子直径约为10 nm，DLS测定其水动力学平均直径约为80 nm;(2) PMAT Fe3O4粒子能稳定分散于去离子水、PBS、Tris、MES等缓冲液中，不发生团聚;(3) VSM、MRI等分析手段显示，PMAT Fe3O4的饱和磁化强度Ms≈14.0 emu·g-1，弛豫率r2=367.79 mM-1s-1。
结论：PMAT Fe3O4具有良好的水溶性、磁学性能和较高的r2值，有望发展成为一种性能优异的MRI造影剂。
【关键词】 Fe3O4纳米粒子; 表面修饰; 聚合物; 弛豫率[Abstract] Objective: To synthesize stable andwater soluble PMAT Fe3O4 nanoparticles(NPs) as MRI contrast agent and characterize it. Methods: Poly maleic anhydride alt1tetradecene(PMAT) was utilized to modify the surface of oil soluble NPs, and the obtained PMAT Fe3O4 NPs were characterized by TEM, DLS, FT IR, VSM and MRI. Results: (1) TEM and DLS studies showed that the PMAT Fe3O4 NPs have a magnetic core size of about 10 nm and a hydrodynamic diameter of about 80 nm.(2) PMAT Fe3O4 could keep stable in water and familiar buffers, such as MES, PBS and Tris without aggregation.(3) VSM measurements showed that the saturation magnetization(Ms) was about 14.0 emu·g-1， the relaxivity value(r2) of PMAT Fe3O4 was 367.79 mM-1s-1. Conclusion: The obtained PMAT Fe3O4 NPs possess outstanding water solubility, good magnetic properties, and high r2 value, which are therefore expected to become an excellent MRI contrast agent.[Key words] Fe3O4 nanoparticles; surface modification; polymer; relaxivity磁性纳米粒子(NPs)在生物技术和生物制药等领域已显示出良好的应用前景[1]。
四氧化三铁的制备实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除四氧化三铁的制备实验报告篇一：四氧化三铁纳米材料的制备四氧化三铁纳米材料的制备一、原理化学共沉淀法制备超微粒子的过程是溶液中形成胶体粒子的凝聚过程,可分为2个阶段:第一个阶段是形成晶核,第二个阶段是晶体(晶核)的成长。
而晶核的生成速度vl和晶体(晶核)的成长速度v2可用下列两式表示:为过饱和浓度,s为其溶解度,故(c-s)为过饱和度,k1,k2分别为二式的比例常数,D为溶质分子的扩散系数。
当V1>V2时,溶液中生成大量的晶核,晶粒粒度小;当vl 采用化学共沉淀法制备纳米磁性四氧化三铁是将二价铁盐和三价铁盐溶液按一定比例混合,将碱性沉淀剂快速加入至上述铁盐混合溶液中,搅拌、反应一段时间即得纳米磁性Fe304粒子,其反应式如下:Fe2++Fe3++oh-→Fe(oh)2/Fe(oh)3(形成共沉淀)Fe(oh)2+Fe(oh)3→Feooh+Fe304(ph≤7.5)Feooh+Fe2+→Fe3o4+h+(ph≥9.2)Fe2++2Fe3++8oh-→Fe3o4+4h2o由反应式可知,该反应的理论摩尔比为Fe2+:Fe3+:oh-=l:2:8,但由于二价铁离子易氧化成三价铁离子,所以实际反应中二价铁离了应适当过量。
该法的原理虽然简单,但实际制备中还有许多复杂的中间反应和副产物:Fe3o4+0.25o2+4.5h2o→3Fe(oh)3(4)2Fe3o4+0.5o2→3Fe2o3(5)此外,溶液的浓度、nFe2+/nFe3+的比值、反应和熟化温度、溶液的ph值、洗涤方式等,均对磁性微粒的粒径、形态、结构及性能有很大影响。
目前,纳米二氧化硅主要制备方法有：以硅烷卤化物为原料的气相法;以硅酸钠和无机酸为原料的化学沉淀法;以及以硅酸酯等为原料的溶胶凝胶法和微乳液法。
在这些方法中,气相法原料昂贵,设备要求高,生产流程长,能耗大;溶胶凝胶法原料昂贵,制备时间长;而微乳液法成本高、有机物难以去除易对环境造成污染。
Fe3O4@SiO2磁性纳米粒子的制备及表征
Ｆ ａ ｎ ｐ ｒｉ ｅ ｓｓ ｃｅ ｓｕｌ ａｅ ｙｔ ｅｓ ｉ ． ｈ ｅＯ４ ｉ ａ ｏ ａｔ ｌｓｗｉ ｖ ｒｇ ｉ ｅ０４ ａ ｏ ａｔ ｌｓ ｎ ｃ ｗａ ｕ ｃｓｆｌ ｃ ｔｄｂ ｈ ｉｃ ｒ ｅＦ ３ ＠ＳＯ２ ｎ ｐ ｒｉ ｅ ｔ ａ ｅａ ｅｓ ｅ ｙｏ ｌａ ｎ ｃ ｈ ｚ
ｔ ｎ １ｍｏ／ ．Ｆｎ ｌ ，Ｆ ３ ＠ Ｓ０２ｃ ｍｐ ｓ ｅｎ ｎ ｐ ｒｉ ｅ ｒ ｙ ｔ ｅｉ ｄ ｉ －０ ｎｂ ｔｎ ｌｃ — ｉ （ ｉＩ ｏ ） ｉａｌ ｙ ｅＯ４ ｉ ｏ ｏ ｉ ａ ｏ ａｔ ｌｓｗｅｅｓ ｎｈ ｓ ｅ ｎＯＰ １ ／ －ｕａ ｏ／ ｙ ｔ ｃ ｚ
第３卷 第 ２ ７ 期
２ １ 年 ４月 ０１
兰
州
理
工
大
学
学
报 Байду номын сангаас
Ｖｏ． ７ Ｎｏ ２ １３ ．
Ａｐ ． ０１ ｒ２ １
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ａ ｚ ｏ ｉｅｓ ｙ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｏ ｎ ｈ ｕ Ｕｎｖ ｒｋ ｆ Ｌ Ｔｅｈ ｏ ｙ ｏ
文章 编号 ： ６ ３５ ９ （０ １ ０—０ ２０ １ ７ —１ ６２ １ ）２０ ２－４
摘 要 ：用 多元醇还原法制备 出平均 粒径为 ６ ０ｎ 的 Ｆ 。 ． ｍ ｅ０ｔ磁性纳米 粒子 ， 并用盐酸溶液（ ｌＬ 对 其进 行酸 化 １ｍｏ／ ） 处理 ， 然后利用反相微乳 液法， ０Ｐ １／ 在 ＿Ｏ 正丁醇／ 己烷／ 环 浓氨水反 相微乳体 系 中制备 出 Ｆ ３ ＠ ＳＯｚ 性纳米 复 ｅＯ ｉ 磁 合粒子． 利用 Ｘ 射 线衍 射 （ ＲＤ） ， 射 电子 显微 镜 （ Ｍ） 傅 立 叶一 外 光 谱仪 （ ＿ 和振 动样 品磁 强 计 ｘ 仪 透 ＴＥ ， 红 ＦｒＩ Ｒ） （ Ｓ 对复合 粒子进行 表征． Ｖ Ｍ） 结果表 明：ｓＯｚ ｉ 成功包 覆在 Ｆ ｓ ｅＯ 磁性 纳米粒子表 面， 制得 的复合 粒子平 均粒径 为 ２ ． ｍ， ５０ｎ 呈球形且分散均 匀， 包覆后饱和磁化 强度 有所下降 ， 矫顽力仍趋近于零 ， 但 显示超 顺磁性． 关键词 ： 反相微乳 液；Ｆ ３ ｅＯ４纳米粒子；Ｆ ３ ＠ＳＯ２ ｅＯ４ ｉ 复合粒子
Fe_3O_4磁性微粒的制备及表征
中国组织工程研究与临床康复 第15卷 第34期 2011–08–20出版Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research August 20, 2011 Vol.15, No.34ISSN 1673-8225 CN 21-1539/R CODEN: ZLKHAH63851Chengdu VocationalCollege ofAgricultural Science and Technology, Chengdu 611130, Sichuan Province, China; 2College of Bioengineering, XiHua University, Chengdu 610039, Sichuan Province, ChinaLi Li ★, Studying for master’s degree, Chengdu Vocational College ofAgricultural Science and Technology, Chengdu 611130, Sichuan Province, Chinalily112400@Received: 2011-05-24 Accepted: 2011-07-081成都农业科技职业学院，四川省成都市 611130； 2西华大学生物工程学院，四川省成都市 610039李黎★，女，1982 年生，四川省成都市人，硕士研究生，主要从事食品生物技术研究。
lily112400@ 中图分类号:R318 文献标识码:B文章编号:1673-8225 (2011)34-06385-03收稿日期：2011-05-24修回日期：2011-07-08 (20110524008/M •W)Fe 3O 4磁性微粒的制备及表征★李 黎1，马 力2Preparation and characterization of Fe 3O 4 magnetic particlesLi Li 1, Ma Li 2AbstractBACKGROUND: As a kind of magnetic carrier, magnetic nanometer particles have been used in enzyme immobilization, immunoassay, target drug delivery and cell sorting and so on.OBJECTIVE: To prepare nanometer Fe 3O 4 crystal particles with good dispersion stability and relatively strong magnetic. METHODS: Fe 3O 4 magnetic particles was synthesized by the chemical co-precipitation, using FeCl 2, FeCl 3 and NaOH. RESULTS AND CONCLUSION: The synthetic conditions of Fe 3O 4 magnetic particles were determined through orthogonaldesign and the optimum experimental conditions as follows: nFe 2+/nFe 3+ was 2:1, pH was 11, curing temperature was 90 ℃ and the amount of PEG was 40 mL. Under this condition, the average diameter of Fe 3O 4 particles was 78 nm, the dispersion stability was the best and the relative size of magnetic was the strongest. It could be seen from scanning electron microscope that Fe 3O 4 crystal particles were nanometer.Li L, Ma L. Preparation and characterization of Fe 3O 4 magnetic particles. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu. 2011;15(34): 6385-6387. [ ]摘要背景：磁性微粒作为一种磁性载体在固定化酶、免疫检测、靶向载药治疗及细胞分离等生物医学领域得到了广泛的应用。
四氧化三铁纳米粒子的制备和表征
太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）任务书Fe3O4纳米粒子的水热合成及结构表征摘要以二茂铁（0.20g)和过氧化氢为原料，以乙醇，丙酮为混合溶剂（共30mL），采用水热合成方法在200℃反应条件下于聚四氟乙烯衬底反应釜中合成Fe3O4纳米粒子。
实验过程中，研究了溶剂极性，加热时间，氧化剂的用量等实验条件对形成纳米粒子的影响。
关键词：磁性，纳米材料，水热合成Hydrothermal Synthesis and Characterization of Fe3O4NanoparticlesAbstractMagnetite nanoparticles have been prepared via hydrothermal synthesis process at200°C in the stainless autoclave using ferrocene and hydrogen peroxide as reactantand ethanol, acetone, distilled water as solvent. In the experiment, we study theinfluence of solvent polarity ,heating time, the amount of hydrogen peroxide on theformation of nanoparticles.Key words: magnetic, nanomaterials, hydrothermal synthesis目录摘要 (6)Abstract (6)第一章. 绪论 (9)1.1磁性纳米材料概述 (9)1.2磁性纳米材料磁性质及应用 (10)1.2.1磁性纳米材料磁性质 (10)1.2.2磁性纳米材料应用 (11)1.3四氧化三铁纳米粒子的制备方法 (14)1.3.1水热法 (15)1.3.2沉淀法 (16)1.3.3微乳液法 (17)1.3.4溶胶-凝胶法 (17)1.3.5热分解法 (18)参考文献 (18)第二章. 水热法制备四氧化三铁纳米粒子及结构表征 (21)2.1引言 (21)2.2实验部分 (21)2.2.1实验试剂 (22)2.2.2氧化铁纳米粒子的合成 (22)2.2.3表征仪器 (22)2.3结果与讨论 (23)2.3.1样品的结构表征和成分分析 (23)2.3.2样品的形貌表征 (24)2.3.3实验条件对纳米粒子的影响 (25)2.3.4纳米粒子的形成机理 (27)2.4小结 (28)总结与展望 (29)致谢 (30)附录 (31)第一章绪论近十几年来，纳米科技得到了迅猛发展，并且广泛渗透于各个学科领域，形成了一系列既相对独立又互相联系的分支学科。
Fe3O4纳米粒子的表征实验分析
Fe3O4纳米粒子的表征实验分析Fe3O4纳米粒子的表征实验分析1、Fe3O4纳米粒子的表征Fe3O4纳米粒子粒度分析用激光散射仪（英国Malvern公司）测定Fe3O4纳米粒子粒径。
从图3可见，本实验所制备的Fe3O4磁性粒子粒径主要分布在12～22 nm之间。
说明磁性纳米粒子已经达到纳米级，且粒径分布较为集中，因此，可用于后续实验。
１.2 Fe3O4纳米粒子的氨基功能化表征用红外光谱表征Fe3O4粒子表面氨基化修饰前后的变化。
由图4可见，在Fe3O4粒子表面功能化修饰了氨基基团，Fe3O4粒子与氨基化Fe3O4粒子都具有Fe3O4粒子特征峰（58235 cm－1）；氨基化Fe3O4粒子具有SiO的伸缩振动特征峰（1409.675 cm－1）和氨基弯曲振动特征峰（1638.335 cm－1）。
１.3 酶复合磁性粒子的磁力测定用振动样品磁强计（PAR115型）对移去磁铁而洗脱获得的酶复合磁性粒子进行磁力测量。
复合粒子矫顽力较低，同时未见明显的剩磁和磁滞现象，其比饱和磁化强度σ仅为42.1 emu/g（图5）。
由此可见，Fe3O4 /GOD复合粒子具有较强超顺磁性即在外磁场存在下有磁性，外撤除磁场则磁性消失，故可用于磁性分离。
２、酶电极的ECL行为Fe3O4/GOD（a）和Fe3O4（b）粒子分别修饰的SPCE，在10 mL含0.1 mmol/L鲁米诺和1.0 mmol/L葡萄糖+0.1 mol/L硼酸钠缓冲溶液（pH= 8.0）中进行CV实验所得到ECL图（见图6）。
实验条件：电位扫速为50 mV/s，扫描范围为0.2～1.4 V，采样速率10 T/S，放大倍数3。
由图6可见，修饰在电极表面的Fe3O4粒子表面成功地共价固定了GOD，从而催化氧化葡萄糖生成鲁米诺ECL所需的H2O2。
3、缓冲液种类、pH值和温度的影响研究了3种缓冲液： 0.1 mol/L硼酸钠、0.1 mol/L HAc?NaAc和PBS（pH=8.0）作为支持电解质的影响。
四氧化三铁纳米粒子合成及表征
1100∶ 2100∶ 6100 1100∶ 2100∶ 9100 1125∶ 2100∶ 10100
910
1 114 1 160 1 334 1 176
3+
213 各影响因素对产物性能的影响
1) NH3 ・ H2 O 用量的影响 : 由于 Fe 沉淀所需的
OH 浓度远低于 Fe
2+
3+
8° Π min 。 3) 磁性测量 : 纳米粒子的磁性用震动样品磁强
图 2 Fe3 O4 的 XRD 图谱
212 四氧化三铁纳米粒子的磁性 图 3 ( Oe 为非国标单位 , 图是由仪器直接给出
的 ,Oe = 791578 AΠ m) 为 Fe3 O4 纳米粒子在 300 K 的 磁滞回线 。可以看出 , 粒子的磁滞回线均无顽磁和 剩磁 。这表明上述四氧化三铁纳米粒子具有超顺磁 性 。从磁滞回线还可以看出 , 该法制得的磁性粒子 的饱 和 磁 化 强 度 为 67 emuΠ g , 这 一 数 值 低 于 C. Gruttner 等报道的 Fe3 O4 粒子的饱和磁化强度 ( 73
。这是由于纳米粒子的量子尺 寸效应所致 。在纳米尺度内 , 粒子的直径减小 , 饱和磁化强度亦相应地降低 。另外 , 与块体 Fe3 O4 的饱和磁化强度 ( 90 emuΠ g) 的比较可知 , 本研究合 成的纳米粒子的磁性仅比块体 Fe3 O4 的磁性低 20 % 左右 。
四氧化三铁纳米粒子合成及表征
张 鑫 ,李鑫钢 ,姜 斌
( 天津大学 ,精馏技术国家工程研究中心 ,天津 300072)
摘要 : 采用化学共沉淀法制备纳米磁性 Fe3 O4 粒子 。选用 NH3 ・ H2 O 作为沉淀剂 , 加入到 Fe
Fe3O4磁性纳米材料的制备、粒径调控及表征
２０１９年３月西部皮革化工与材料１㊀Ｆｅ３Ｏ４磁性纳米材料的制备㊁粒径调控及表征王宝玲ꎬ胡忠苇ꎬ田晴晴ꎬ陈余盛基金项目:国家级大学生创新创业训练计划项目(２０１７１０４５２０１１)作者简介:王宝玲(１９９７.１１－)ꎬ女ꎬ汉族ꎬ山东省潍坊人ꎬ本科学生ꎬ临沂大学化学化工学院应用化学专业ꎬ研究方向:磁性纳米材料ꎮ(临沂大学ꎬ山东临沂２７６０００)摘㊀要:本文以三氯化铁为铁源㊁醋酸钠为沉淀剂㊁柠檬酸钠为稳定剂㊁乙二醇为反应溶剂ꎬ通过溶剂热法制备磁性四氧化三铁纳米材料ꎮ透射电子显微镜(ＴＥＭ)㊁Ｘ射线衍射仪(ＸＲＤ)用于表征纳米材料的尺寸㊁结构及形貌ꎮ通过改变反应中柠檬酸钠㊁醋酸钠的用量ꎬ制备得到一系列粒径可控的四氧化三铁纳米材料ꎮ关键词:四氧化三铁ꎻ磁性ꎻ溶剂热法ꎻ表征中图分类号:ＴＱ１３９.２㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１－１６０２(２０１９)０６－０００１－０１１㊀前言四氧化三铁(Ｆｅ３Ｏ４)纳米材料具有优良的磁学性能ꎬ在磁共振成像㊁磁热疗㊁靶向载药等领域具有广泛的应用前景ꎮ[１]磁共振成像(ＭＲＩ)可以对内脏器官和软组织无损伤快速检测ꎬ是目前恶性肿瘤最为有效的临床诊断方法之一ꎮ[２]Ｆｅ３Ｏ４在ＭＲＩ检测中表现出负增强效果而广泛地用作磁共振成像造影剂ꎮ[２]Ｆｅ３Ｏ４磁共振成像检测效果与纳米材料的尺寸㊁分散性等密切相关ꎮ合成具有良好分散性㊁尺寸可控的四氧化三铁纳米材料对其应用具有重要的研究意义ꎮ目前ꎬ人们开发了大量的合成方法包括共沉淀法㊁微乳液发㊁溶剂热法等制备Ｆｅ３Ｏ４磁性纳米材料ꎮ[３－５]李亚栋课题组最早报道了通过溶剂热法制备磁性纳米材料的方法ꎬ他们以ＦｅＣｌ３为铁源㊁乙二醇为溶剂㊁聚乙二醇㊁醋酸钠为稳定剂合成出磁性纳米材料ꎮ[４]本文以改进的溶剂热法制备磁性Ｆｅ３Ｏ４纳米材料ꎬＴＥＭ㊁ＸＲＤ用于表征纳米材料的尺寸㊁结构及形貌ꎮ通过改变反应中柠檬酸钠㊁醋酸钠的用量ꎬ制备得到一系列粒径可控的四氧化三铁纳米材料ꎮ２㊀实验部分２.１㊀药品试剂六水三氯化铁(分析纯)㊁无水醋酸钠(分析纯)㊁柠檬酸钠(分析纯)㊁乙二醇(分析纯)㊁乙醇(分析纯)购于国药集团化学试剂有限公司ꎮ２.２㊀测试仪器透射电子显微镜(ＪＥＭ２１００ꎬＪＥＯＬ)ꎬＸ射线衍射仪(ＢｒｕｋｅｒＤ８ＸＲＤ).２.３㊀实验步骤称取０.６５ｇ六水三氯化铁加入锥形瓶ꎬ加入２０ｍｌ乙二醇ꎬ超声溶解ꎬ依次加入１.２ｇ无水乙酸钠㊁０.１ｇ柠檬酸钠ꎬ搅拌３０分钟ꎮ将混合液转移到反应釜中ꎬ２００ħ下反应１０小时ꎮ反应结束后ꎬ产物纯化干燥备用ꎮ３㊀结果与讨论我们通过ＴＥＭ对制备的Ｆｅ３Ｏ４进行表征ꎮ从ＴＥＭ照片可以看出制备的Ｆｅ３Ｏ４为球形结构的ꎬ平均粒径为２５５ｎｍꎮ制备得到Ｆｅ３Ｏ４的纳米材料ＸＲＤ图ꎬ出现的衍射峰位与ＪＣＰＤＳ中Ｆｅ３Ｏ４衍射峰位相一致ꎬ说明制备得到磁性纳米粒子是反尖晶石型的Ｆｅ３Ｏ４ꎮ[４]在实验中ꎬ其于条件不变改变柠檬酸钠的量制备Ｆｅ３Ｏ４ꎮ当柠檬酸钠的量为０.３ｇ时ꎬ纳米材料平均尺寸为１８８ｎｍꎬ当柠檬酸钠的量为０.５ｇ时ꎬ纳米材料平均尺寸为１４５ｎｍꎮ柠檬酸钠为零时ꎬＦｅ３Ｏ４粒径为３１０ｎｍꎮ柠檬酸钠对控制粒径尺寸起到重要的作用ꎬ增加柠檬酸钠可以有效降低Ｆｅ３Ｏ４的粒径尺寸ꎮ醋酸钠对制备Ｆｅ３Ｏ４起到决定的作用ꎮ在没有醋酸钠存在的条件下ꎬ无法形成Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子ꎬ在加入醋酸钠的条件下可以形成磁性四氧化三铁纳米粒子ꎮ醋酸钠的加入量对粒径有一定影响ꎬ０.６ｇ醋酸钠条件下制备的Ｆｅ３Ｏ４平均粒径３２０ｎｍꎬ２.４ｇ醋酸钠条件下制备的Ｆｅ３Ｏ４平均粒径２９０ｎｍ.４㊀结论本文以三氯化铁为铁源㊁醋酸钠为沉淀剂㊁柠檬酸钠为稳定剂㊁乙二醇为反应溶剂ꎬ通过溶剂热法制备磁性Ｆｅ３Ｏ４纳米材料ꎬ通过改变反应中柠檬酸钠㊁醋酸钠的用量ꎬ制备得到一系列粒径可控的Ｆｅ３Ｏ４纳米材料ꎮＴＥＭ㊁ＸＲＤ用于表征纳米材料的结构及形貌ꎮ本文为磁性纳米材料的制备与应用提供良好的实验参考ꎮ参考文献:[１]㊀ＬｕＡ.－Ｈ.ＳａｌａｂａｓＥ.Ｌ.ＳｃｈüｔｈＦ.ＭａｇｎｅｔｉｃＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ:ＳｙｎｔｈｅｓｉｓꎬＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎬＦｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎꎬａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].Ａｎｇｅｗ.Ｃｈｅｍ.Ｉｎｔ.Ｅｄ.２００７ꎬ４６ꎬ１２２２.[２]㊀ＱｉａｏＲ.ＹａｎｇＣ.ＧａｏＭ.ＳｕｐｅｒｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃＩｒｏｎＯｘｉｄｅＮａｎｏｐ￣ａｒｔｉｃｌｅｓ:ｆｒｏｍＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓｔｏｉｎＶｉｖｏＭＲＩＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ｊ.Ｍａｔｅｒ.Ｃｈｅｍ.２００９ꎬ１９ꎬ６２７４.[３]㊀ＪｅｏｎｇＵ.ＴｅｎｇＸ.ＷａｎｇＹ.ＹａｎｇＨ.ＸｉａＹ.Ｓｕｐｅｒｐａｒａｍａｇ￣ｎｅｔｉｃＣｏｌｌｏｉｄｓ:ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＮｉｃｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ａｄｖ.Ｍａｔｅｒ.２００７ꎬ１９ꎬ３３.[４]㊀ＤｅｎｇＨ.ＬｉＸ.ＰｅｎｇＱ.ＷａｎｇＸ.ＣｈｅｎＪ.ＬｉＹ.Ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒ￣ｓｅｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｎｇｌｅ－ｃｒｙｓｔａｌｆｅｒｒｉｔｅｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ[Ｊ].Ａｎｇｅｗ.Ｃｈｅｍ.Ｉｎｔ.Ｅｄ.２００５ꎬ４４ꎬ２７８２.。
fe_3o_4纳米粒子的合成与表征
fe_3o_4纳米粒子的合成与表征Fe3O4纳米粒子是一种具有良好磁性性能的纳米材料，其制备方法和表征研究在纳米材料领域具有重要意义。
下面将从合成方法和表征方法两个方面来介绍Fe3O4纳米粒子的制备和表征。
一、合成方法1．化学共沉淀法化学共沉淀法是制备Fe3O4纳米粒子的常用方法之一。
该方法的原理是将Fe2+和Fe3+离子的混合溶液加入碱性溶液中，在控制好反应条件的情况下进行共沉淀。
该方法具有简便、快速、低成本等优点。
具体的制备过程可以分为以下几个步骤：（1）准备溶液：按照一定的比例将Fe2+和Fe3+溶解在去离子水中制备混合溶液；（2）沉淀：缓慢加入碱性溶液（如氨水）到混合溶液中，混合溶液中的Fe2+和Fe3+会与碱性溶液中的OH-结合，形成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀；（3）还原：通过加热或添加还原剂（如NaBH4）等方法来将Fe(OH)2和Fe(OH)3还原成Fe3O4纳米粒子；（4）洗涤：用去离子水将沉淀洗涤干净，避免杂质的存在。
2．热分解法热分解法是制备Fe3O4纳米粒子的另一种方法，其原理是通过对一定实验条件下的化学反应进行控制，来控制物质的热分解过程，从而制备出具有一定形貌和分布的纳米颗粒。
该方法具有高得率、纳米颗粒形貌可控等优点。
具体的制备过程可以分为以下几个步骤：（1）准备前驱体：使用一定的有机溶剂将Fe3+离子的前驱体溶解；（2）加热反应：在高温条件下，通过控制反应时间和反应条件等参数，使前驱体分解为Fe3O4纳米粒子；（3）洗涤：用去离子水将制备的Fe3O4纳米粒子进行洗涤干净，避免杂质的存在。
二、表征方法1．X射线粉末衍射仪（XRD）X射线粉末衍射仪是一种常用的物质结构表征方法。
对于Fe3O4纳米粒子来说，XRD可以在非破坏性的情况下，通过测量其晶体间距和衍射峰的位置，来确定其晶体结构和晶格参数。
该方法具有精度高、准确性好等优点。
2．透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜是一种可以直接观察材料纳米结构的方法，对于Fe3O4纳米粒子来说，通过TEM可以观察到其粒径和形态等特征。
fe3o4纳米微粒的制备及特性
fe3o4纳米微粒的制备及特性
结构分析表明，Fe3O4纳米微粒的制备的过程一般有以下几个步骤：
1.重金属介质的制备：以合适的重金属(Fe3+)和六价金属(Fe2+)混合，经热处理后形成重金属介质。
2.制备Fe3O4纳米悬浮液:将重金属介质放入溶剂中，经过研磨、超
声处理和萃取等步骤获得Fe3O4纳米悬浮液。
3.热处理过程:将Fe3O4纳米悬浮液一起放入特殊设备或容器中，再
经过高温热处理处理，形成Fe3O4纳米微粒。
热处理后，Fe3O4纳米微粒具有较高的磁化率、尺寸均匀性、抗腐蚀
性和抗腐蚀性等特性。
它们对于化学反应有抑制作用，可用于抗菌和抗病
毒等抗生物活性应用。
此外，由于Fe3O4纳米微粒具有超磁性特性，可用
于磁性材料、高磁性储存介质和磁性传感器等方面的研究和应用。
Fe3O4MnO2磁性复合颗粒的制备及表征
Fe3O4 / MnO2磁性复合颗粒的制备及表征****(湖北理工学院化学与材料工程学院)摘要: 以纳米Fe3O4颗粒为核,分别采用液相沉积法和溶胶2凝胶法两种方法将MnO2包覆在其上制备了Fe3O4 / MnO2磁性复合颗粒,并借助XRD、TEM、F TIR 和VSM 等手段分别对纳米Fe3O4颗粒和两种复合颗粒进行表征。
结果表明:采用液相沉积法进行包覆可生成以多个纳米Fe3O4颗粒为核、粒径约为200 nm 的近球形Fe3O4 / MnO2磁性复合颗粒,其饱和磁化强度为24. 4 kA 〃m- 1 ;采用溶胶2凝胶法进行包覆则生成以单个纳米Fe3O4颗粒为核、粒径约为50 nm 的磁性复合颗粒,包覆层为絮状MnO2,其饱和磁化强度为16. 5 kA 〃m- 1。
关键词: 纳米Fe3O4; 液相沉积法; 溶胶2凝胶法; Fe3O4 / MnO2复合颗粒中图分类号: TB383文献标志码: A 文章编号: 100023738 (2009) 05200412041 引言近年来,利用人工合成的纳米MnO2粉去除水中有机污染物已逐渐成为研究热点。
已有研究证明,纳米MnO2粉对苯酚[1 ]、碱法麦草浆造纸黑液[ 2 ]和染料废水[3 ]中的各种有机物、无机砷[4 - 5 ]、镉[6 ]等均有很强的吸附力。
蔡冬鸣等[ 7 ] 研究表明纳米MnO2粉对甲基橙废水的脱色率为92. 8 % ,对罗丹明B废水的脱色率为81. 9 % ,且达到最大脱色率所需的时间很短。
纳米MnO2粉的吸附效果虽好,但其沉降性较差,仅靠沉降池沉降去除污染物会使处理后的水中仍存在大量悬浮的纳米MnO2颗粒,从而造成水体的再次污染[8 ]。
为了解决用纳米MnO2粉处理污水后颗粒难以去除的问题,文献[9 ]曾进行过用锰的氧化物包覆纳米Fe2O3颗粒的方法,但制备出的复合颗粒实际效果如何还不知道;同时关于锰的氧化物包覆纳米Fe2O3颗粒的研究也是很少见到。
Fe3O4磁性纳米材料的制备及水处理应用进展
Fe3O4磁性纳米材料的制备及水处理应用进展Fe3O4磁性纳米材料的制备及水处理应用进展摘要：近年来，水资源的紧缺和水污染问题已引起了全球范围内的关注。
磁性纳米材料由于其独特的特性，在水处理领域展示出了巨大的潜力。
本文主要综述了Fe3O4磁性纳米材料的制备方法及其在水处理中的应用进展。
首先介绍了Fe3O4磁性纳米材料的物理特性和应用优势，然后分别介绍了溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法、微乳法等常用的制备方法，并对它们的优缺点进行了比较。
接着重点介绍了Fe3O4磁性纳米材料在水中重金属离子去除、有机物吸附、废水处理等方面的应用情况。
最后对Fe3O4磁性纳米材料在水处理领域的发展趋势进行了展望。
关键词：Fe3O4；磁性纳米材料；制备方法；水处理；应用进展1. 引言水是生命之源，但由于人类活动和工业生产的加剧，水资源日益紧缺，水污染成为全球面临的严重问题之一。
因此，寻求高效、经济、环保的水处理技术具有重要意义。
磁性纳米材料因其特殊的物理和化学性质，在水处理领域得到了广泛的关注和应用。
其中，Fe3O4磁性纳米材料因其独特的磁性和化学活性，成为研究热点之一。
2. Fe3O4磁性纳米材料的制备方法2.1 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的制备Fe3O4磁性纳米材料的方法。
该方法通过溶胶的形成和凝胶的生成实现纳米颗粒的合成。
其制备步骤主要包括溶胶的制备、凝胶的生成和纳米颗粒的热处理等。
2.2 共沉淀法共沉淀法是一种简单、易操作的制备方法，常用于大规模合成Fe3O4磁性纳米材料。
该方法通过调节反应条件和配比比例，使Fe2+和Fe3+在溶液中共沉淀形成Fe3O4纳米颗粒。
2.3 水热法水热法是一种绿色合成方法，通过在高温和高压的水环境下进行反应，可制备出高纯度、均匀分散的Fe3O4磁性纳米材料。
该方法操作简便，适用于大规模合成。
2.4 微乳法微乳法是一种将水和溶剂包裹在表面活性剂的胶束中，形成类似乳液的体系，通过控制温度、时间和配比等条件，可制备出具有独特结构和优异性能的Fe3O4磁性纳米材料。
生物炭负载Fe3O4纳米粒子的制备与表征
生物炭是指污泥、动物粪便和植物残体等生物质材料在厌氧或缺氧及一定的热解温度下产生的芳香化程度高、具有较大比表面积的富碳材料[1]。
由于其含有丰富的含氧官能团和较大的孔隙度，对存在于生态环境（水、土壤或沉积物）中的污染物都有较好的吸附稳定作用[2-4]。
而且我国生物质资源极其丰富，价格低摘要：为了推进可再生资源的综合利用，本文以水稻秸秆为原料，利用高温热解有机前驱体法成功制备磁性Fe 3O 4纳米粒子/生物炭复合材料。
用X 射线衍射仪（XRD ）、傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR ）、扫描电子显微镜（SEM ）、透射电子显微镜（TEM ）、热重分析仪（TG ）、综合物性测量系统（PPMS ）、元素分析仪（EA ）、电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-OES ）及全自动快速比表面与孔隙度分析仪（BET ）对其进行了表征。
结果表明：复合材料上生成了形貌均一、结晶度较高、粒径范围为3~10nm 的Fe 3O 4纳米粒子；复合材料的饱和磁化强度达到26.64emu ·g -1；复合材料相比于原始生物炭具有更好的热稳定性和更大的比表面积；复合材料的微孔数量少于原始生物炭，孔隙结构以中大孔为主；铁元素在复合材料上的含量为12.08mg ·g -1。
通过对两种材料物理化学性质的比较与归纳，以期为复合材料的合成及应用提供参考。
关键词：生物炭；纳米四氧化三铁；磁性中图分类号：X712文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2018）03-0592-06doi:10.11654/jaes.2017-1266Preparation and characterization of nanoparticles containing Fe 3O 4cores in biocharJIANG Mei-lin 1,2,JIN Hui 1,2*,DENG Cong 1,WANG Si 1（1.School of Environmental Science and Engineering,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510275,China;2.Guangdong Provincial Key Lab -oratory of Environmental Pollution Control and Remediation Technology,Guangzhou 510275,China ）Abstract ：This study successfully prepared magnetic Fe 3O 4nanoparticles/biochar composite materials （MB ）using rice straw as a raw materi -al and the pyrolysizing organic precursor method at high temperature to promote the comprehensive utilization of renewable resources.MBwas characterized using X-ray powder diffraction （XRD ）,Fourier transformed-infrared spectroscopy （FT-IR ）,scanning electron microscopy （SEM ）,transmission electron microscopy （TEM ）,thermogravimetric analysis （TG ）,physical property measurement system （PPMS ）,elemen -tal analyses （EA ）,inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry （ICP-OES ）,and the automatic surface area and pore size ana -lyzer （BET ）.The results showed that Fe 3O 4nanoparticles with uniform morphology,high crystallinity,and particle size ranging from 3~10nm were formed on the composite material,and the saturation magnetization reached 26.64emu ·g -1.In addition,the MB had better thermal sta -bility and greater surface specific area than the original biochar （BC ）.The number of micropores in the MB was less than that in BC,and the pore structure was mainly mesopore.The Fe content in the MB was 12.08mg ·g -1.This comparison and summary of the physicochemical properties of these two materials provides a reference for the synthesis and application of composite materials.Keywords ：biochar;nanoparticles Fe 3O 4;magnetic收稿日期：2017-09-17录用日期：2017-11-27作者简介：江美琳（1992—），女，安徽宣城人，硕士研究生，从事水环境修复与规划研究。
Fe3O4磁性纳米粒子的制备、表征及其在分离检测中的应用的开题报告
Fe3O4磁性纳米粒子的制备、表征及其在分离检测中的应用的开题报告摘要本文主要针对Fe3O4磁性纳米粒子的制备、表征以及在分离检测中的应用进行探究。
首先介绍了磁性纳米粒子的概念、磁性纳米粒子的制备方法以及Fe3O4磁性纳米粒子的物理和化学特性。
接着就Fe3O4磁性纳米粒子的表征方法，包括荧光显微镜、透射电镜、扫描电镜、X射线衍射等技术进行了详细地阐述。
最后，本文还介绍了Fe3O4磁性纳米粒子在分离检测中的应用，涉及到磁性固相萃取、磁性免疫分离、磁性负性选择等领域。
关键词：磁性纳米粒子、Fe3O4、制备、表征、分离检测引言磁性纳米粒子是一种具有特殊光、电、磁性质的微纳米材料，具有广泛的应用前景。
目前，磁性纳米粒子已经被应用于生物医学、环境保护、能源储存等多个领域。
其中，Fe3O4磁性纳米粒子因其化学稳定性、生物相容性、磁性强度等特点，在生物医学分离、检测、靶向等方面有着广泛的应用。
本文主要探究Fe3O4磁性纳米粒子的制备、表征以及在分离检测中的应用。
首先介绍磁性纳米粒子的概念、制备方法以及Fe3O4磁性纳米粒子的物理和化学特性；然后详细介绍Fe3O4磁性纳米粒子的表征方法，包括荧光显微镜、透射电镜、扫描电镜、X射线衍射等技术；最后就Fe3O4磁性纳米粒子在分离检测中的应用展开探讨，包括磁性固相萃取、磁性免疫分离、磁性负性选择等领域。
一、磁性纳米粒子的制备和特性磁性纳米粒子是一种以镍、钴、铁等过渡金属为主要原料制备而成的微纳米材料，具有高磁滞、低矫顽力、高比表面积、高导磁率等特点。
目前，磁性纳米粒子的制备方法包括物理法、化学法、生物法等多种，其中化学法制备的磁性纳米粒子是最为常见和可控的制备方法。
Fe3O4是一种典型的磁性纳米粒子，由两种氧化铁（FeO和Fe2O3）以一定的化学反应生成。
Fe3O4磁性纳米粒子具有良好的热稳定性、光稳定性和生物相容性，因此被广泛应用于医学、环境保护、生物学等多个领域。
Fe3O4磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的可控制备及结构与性能表征
[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.-Chim.Sin.2011,27(X),0001-0009Month Received:January 3,2011;Revised:March 9,2011;Published on Web:March 31,2011.∗Corresponding authors.YANG Zu-Pei,Email:yangzp@;Tel:+86-29-85308442.ZHANG Zhi-Jun,Email:zjzhang2007@;Tel:+86-512-62872556.The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (20873090,21073224).国家自然科学基金(20873090,21073224)资助项目ⒸEditorial office of Acta Physico-Chimica SinicaFe 3O 4磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的可控制备及结构与性能表征张燚1,2陈彪2杨祖培1,*张智军2,*(1陕西师范大学化学与材料科学学院,西安710062;2中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州215123)摘要:首先利用高温分解法制备了粒径为18nm 的Fe 3O 4磁性纳米粒子,并进行羧基化修饰,然后与聚乙烯亚胺(PEI)化学修饰的氧化石墨烯进行交联反应,得到磁功能化的氧化石墨烯(MGO)复合材料.研究了氧化石墨烯片上的磁性纳米粒子的可控负载及其对复合材料磁性能的影响.利用透射电子显微镜(TEM),原子力显微镜(AFM),X 射线衍射(XRD),傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,热重分析(TGA),振荡样品磁强计(VSM)等手段对MGO 复合材料的形貌,结构和磁性能进行了表征.结果表明,我们发展的MGO 复合材料的制备方法具有简单、可控的优点,所制备的MGO 复合材料具有较高的超顺磁性.该类磁性氧化石墨烯复合材料有望在磁靶向药物、基因输运,磁共振造影,以及磁介导的生物分离和去除环境污染物等领域获得广泛的应用.关键词:氧化石墨烯;Fe 3O 4磁性纳米粒子;复合材料;可控制备;表征.中文分类号:O641Controlled Synthesis and Characterization of the Structure and Property of Fe 3O 4Nanoparticle-Graphene Oxide CompositesZHANG Yi 1,2CHEN Biao 2YANG Zu-Pei 1,*ZHANG Zhi-Jun 2,*(1School of Chemistry and Materials Science,Shaanxi Normal University,Xi ′an 710062,P .R.China ;2Suzhou Institute of Nano-tech and Nano-bionics,Chinese Academy of Sciences,Suzhou 215123,Jiangsu Province,P .R.China )Abstract:Fe 3O 4nanoparticle-graphene oxide (MGO)composites were prepared by chemically binding carboxylic acid-modified Fe 3O 4nanoparticles to polyethylenimine-functionalized graphene oxide (GO).The structure,morphology,and magnetic properties of the composites were characterized by transmission electron microscopy (TEM),atomic force microscopy (AFM),X-ray diffraction (XRD),Fourier transform infrared (FT-IR)spectroscopy,thermogravimetric analysis (TGA),and vibrating sample magnetometry (VSM).The results show that the Fe 3O 4nanoparticle content in the MGO composites can be easily controlled by changing the ratio of Fe 3O 4nanoparticles to GO in the reaction mixture.The MGO composites obtained are superparamagnetic with high saturation magnetization,which can potentially be applied in magnetic targeted drug delivery,magnetic resonance imaging,bioseparation,and magnetic guided removal of aromatic contaminants in waste water and in other fields.Key Words:Graphene oxide;Fe 3O 4nanoparticles;Composites;Controlled synthesis;Characterization0001Acta Phys.⁃Chim.Sin.2011V ol.271引言石墨烯是由单层碳原子组成的世界上最薄的二维纳米材料.1其优异的性能,如较高的机械强度(> 1060GPa),导热系数(-3000W·m-1·K-1),电子迁移率(15000cm2·V-1·s-1),以及比表面积(2600m2·g-1),2引起了科学家的广泛关注.目前石墨烯的制备技术已经较为成熟,发展了机械剥离,3晶体外延生长,4化学氧化,5化学气相沉积6和有机合成7等多种制备方法.对石墨烯进行有效的功能化,赋予其新的性质和功能,拓展其应用领域,是当今研究石墨烯材料的热点.尤其是近年来氧化石墨烯和金属纳米粒子(金,铂等),磁性纳米粒子(氧化镍,氧化钴,四氧化三铁等)的复合材料的制备以及其在材料、化学、生物医学等领域的应用研究发展迅速.8磁功能化的石墨烯复合材料具有光限幅特性,9磁介导的靶向载药,10磁共振成像11等应用而备受瞩目.磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料大多是采用原位还原乙酰丙酮合铁而制备的.12-14陈永胜课题组10通过化学沉淀法制备了磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料,俞书宏课题组15通过在聚苯乙烯磺酸钠(PSS)包裹的氧化石墨烯(GO)溶液中高温分解乙酰丙酮合铁来制备磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的,使复合材料表面接上了不同含量的磁性纳米粒子,并研究了其作为磁共振成像造影剂等方面.最近Chan等16通过化学交联法合成了磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料,并初步研究了其在去除污水中污染物方面的应用,但他们采用二氧化硅包覆磁性纳米粒子,大大降低了复合材料的饱和磁化强度;我们课题组也采用共价交联的方式制备了磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料,17但未对其可控负载进行更深入的研究.以上工作大都存一定缺陷,如复合材料中磁性纳米粒子的粒径分布不均,复合材料的饱和磁化强度低,在氧化石墨烯上的担载率不能有效控制等.这些都限制了磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料在不同领域的广泛应用.针对以上问题,我们发展了一种利用组装技术制备磁性纳米颗粒-氧化石墨烯复合材料的方法.首先我们利用成熟的高温分解法获得单分散性好,粒径可控的油溶性Fe3O4磁性纳米颗粒,并通过配体交换,使其转化为带有羧基的水溶性磁性纳米粒子(记为Fe3O4-DMSA).同时将聚乙烯亚胺(PEI)共价交联到氧化石墨烯上,得到GO-PEI.最后通过控制反应中GO-PEI和Fe3O4-DMSA的比例制备了不同负载率的磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料.并对复合材料的结构、形貌和性能进行了表征.2实验部分2.1试剂与仪器聚乙烯亚胺(相对分子质量为25000),乙酰丙酮合铁(Fe(acac)3,97%),油胺(90%),二苯醚(99%),二巯基丁二酸(DMSA,98%)及乙基二甲基胺丙基碳化二亚胺(EDAC,>99%),均购于Sigma-Aldrich公司(美国).硫酸,过硫酸钾,五氧化二磷,高锰酸钾,无水乙醇,环己烷,二氯甲烷,乙酸乙酯,甲苯,油酸,石墨(化学纯或者分析纯),均购于国药集团化学试剂有限公司.二甲基亚砜(DMSO,>99.9%,生工).Fe3O4纳米粒子、氧化石墨烯和复合材料形貌是利用美国Tecnai(G2F20S-Twin200kV)型透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)(Veeco Dimen-sion3100)进行表征.磁性纳米粒子的结构是利用X 射线衍射(XRD)(Bruker D8Advance)进行分析.复合材料中磁性纳米粒子的负载量采用热重分析仪(TG-DTA6200,升温速率为10°C·min-1)测定.氧化石墨烯和复合材料的结构采用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪(美国Pekin-Elmer,Spectrum One)进行表征.磁性纳米粒子和复合材料的磁性使用振荡样品磁强计(VSM)磁性测量系统(Lakeshore7307)进行测量.2.2氨基化氧化石墨烯(GO-PEI)的制备氧化石墨烯的制备参照我们以前的工作.11具体方法:100mL的氧化石墨稀(1mg·mL-1)加入5g 氢氧化钠和5g氯酸钠超声2h,透析,得到表面羧基化的氧化石墨烯.在25mL的羧基化的氧化石墨烯(1mg·mL-1)中加入25mL的PEI(0.1mg·mL-1)及20mg的EDAC搅拌24h,透析,得到在常温下稳定的PEI修饰的氧化石墨烯(记为GO-PEI).2.3Fe3O4-DMSA的制备采用高温分解法18制备了粒径为18nm的Fe3O4纳米粒子.具体方法为:将乙酰丙酮合铁(3 mmol),油胺(20mL)和二苯醚(10mL)加入100mL 的三颈瓶中混合,在氮气保护下进行反应.磁力搅拌升温至110°C保温2h,再升温至280°C回流反应1h.室温冷却产物,加入20mL乙醇沉淀,离心.在沉淀物中加入环己烷(20mL),油酸(-0.05mL),油胺(-0.05mL),超声使其分散均匀.离心(8000r·min-1)30min,弃上清,保留沉淀,在其中分别加入0002张燚等:Fe 3O 4磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的可控制备及结构与性能表征No.X环己烷(20mL),油酸(~0.05mL),油胺(~0.05mL),超声使其分散.再离心(6000r ·min -1)30min,获得油溶性的Fe 3O 4纳米粒子.用DMSA 进行表面修饰.具体方法为:20mg 的油溶性Fe 3O 4纳米粒子溶解在2mL 甲苯中.20mg DMSA 溶解在2mL DMSO 中,然后加入到Fe 3O 4纳米粒子的甲苯溶液中,在25°C 下搅拌12h.反应结束后,在溶液中加入乙酸乙酯,沉淀用磁铁收集,重复2-3次,再用超纯水清洗3次,最后溶解在2mL 的水中.用很稀的氢氧化钠水溶液调节其pH 值在7-8之间,即得到了水溶性很好的表面羧基化的磁性纳米粒子(Fe 3O 4-DMSA).192.4MGO 系列复合材料的合成在EDAC 存在下,利用GO-PEI 上的氨基与Fe 3O 4-DMSA 上的羧基进行交联反应,制备MGO 复合材料.具体方法为:在含有10mL 的GO-PEI (~0.3mg ·mL -1)圆底烧瓶中,加入1.5mL Fe 3O 4-DMSA 水溶液(~0.8mg ·mL -1)及0.8mL 的EDAC (25mmol ·mL -1),在室温搅拌下,反应48h.反应结束后,用磁铁富集所获得的产物,用超纯水清洗三次,除去溶液中未反应的EDAC,得到了磁功能化的氧化石墨烯复合材料,记为MGO-1.同样,GO-PEI 用量不变,将Fe 3O 4-DMSA 的用量改变为4和7mL,得到Fe 3O 4纳米粒子含量不同的MGO 复合材料,分别记为MGO-2和MGO-3.3结果和讨论3.1MGO 系列复合材料的合成图1为Fe 3O 4纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的制备示意图.在我们的技术路线中,首先通过配体交换使高温分解法制备的油溶性的Fe 3O 4纳米粒子转化为表面带有羧基官能团的Fe 3O 4-DMSA,以便下一步与GO-PEI 的氨基共价交联.采用Hummers 和offeman 方法20得到表面和边缘带有羧基、羟基和环氧基等基团的氧化石墨烯(GO);再用PEI 共价交联GO,得到了表面带有氨基的氧化石墨烯材料(GO-PEI).最后用EDAC 交联Fe 3O 4-DMSA 与GO-PEI,得到了磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料(MGO).我们所设计的实验路线是分别采用成熟的制备方法合成磁性纳米粒子和氧化石墨烯,能更有效地控制该两种材料的形貌、尺寸和表面修饰等.更重要的一点,通过改变反应混合物中Fe 3O 4纳米颗子与GO-PEI 的比例,获得了磁性可控的MGO复合材料.在我们的实验中,Fe 3O 4纳米粒子与GO-PEI 之间通过酰胺键键合,具有很好的化学和热稳定性.我们的结果还表明,Fe 3O 4-DMSA 和GO-PEI 具有良好的水溶性,其化学交联后所得到的磁性氧化石墨烯复合材料在水溶液也表现出良好的胶体稳定性.因此,我们合成的磁性氧化石墨烯复合材料所具备的以上特点有利于其在生物医学,材料等不同领域的广泛应用.3.2磁功能化氧化石墨烯复合材料的形貌和组成分析图2为GO 和GO-PEI 的AFM 图.由图2可知,制备的GO 尺寸在几十纳米到几百个纳米,厚度约为1.379nm,表明所制备的氧化石墨烯基本上为单层,也可能存在一些双层;20理论上石墨烯的厚度为0.34nm,而氧化石墨烯表面含有很多含氧基团,导致其厚度增加.GO-PEI 厚度为3.408nm,这是由于PEI 可以修饰氧化石墨烯片的两面导致其厚度显著增加.利用TEM 和XRD 对所制备的磁性纳米粒子以图1Fe 3O 4纳米粒子-氧化石墨烯复合材料制备路线示意图Fig.1Schematic synthesis diagram of Fe 3O 4nanoparticle-GO compositesDMSA:meso-2,3-dimercaptosuccinic acid;NPs:nanoparticles;PEI:polyethylene imine;EDAC:1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride;GO:graphene oxide图2(GO 和GO-PEI 的AFM 图Fig.2AFM images of GO and GO-PEI sheets0003Acta Phys.⁃Chim.Sin.2011V ol.27及其与氧化石墨烯的复合物进行了形貌,尺寸和结构的表征.图3A为Fe3O4纳米粒子TEM图,TEM结果表明,我们所制备的油溶性磁性纳米粒子单分散性较好,粒径约为18nm.图3B为Fe3O4纳米粒子的XRD图谱.图3B中的6个特征峰(2θ=30.4°,35.7°, 43.4°,53.4°,57.4°,62.7°),分别对应立方相Fe3O4的(220),(311),(400),(422),(511),(440)晶面,表明磁性物质为纯Fe3O4.21图4为氧化石墨烯担载不同含量Fe3O4纳米粒子的TEM图.从图中可以看出,Fe3O4纳米粒子均能很好地组装在GO片上形成复合材料.从TEM图中很明显地看出改变氧化石墨烯与Fe3O4纳米粒子的比例,导致Fe3O4纳米粒子吸附在GO上含量的变化.然后我们对这些Fe3O4纳米粒子-氧化石墨烯复合材料磁学性质进行了研究.MGO复合材料的磁性能依赖于Fe3O4纳米粒子的负载量,当Fe3O4纳米粒子负载量较高时,其相应的饱和磁化强度也较高,反之其负载量较少时,饱和磁化强度也较低. Fe3O4纳米粒子较少时,复合材料的饱和磁化强度较低,但是氧化石墨烯基面很多空出的位置可以通过π-π吸附一些特定的含芳环的分子,如抗癌药物,10或四环素,17等,实现载药和环境污染物吸附去除的目的.氧化石墨烯表面担载Fe3O4纳米粒子较多时,其饱和磁化强度较高,可以用于磁共振成像15或生物分离.所以通过控制复合材料上Fe3O4纳米粒子与氧化石墨烯的不同比例可以极大地扩展其应用领域.图5为磁功能化的氧化石墨烯复合材料在空气气氛下的热重分析图.第一阶段,100-150°C时的失重是由于复合材料表面吸附的水分以及一些低温易分解的物质.第二阶段,150-520°C时的失重原因是氧化石墨烯上的碳转化为二氧化碳以及氧化石墨烯上部分官能团转化为其相应氧化物气体等形式脱去.第三阶段,520°C以后则主要是不易分解的Fe2O3纳米粒子.由于Fe3O4纳米粒子在空气中易氧化,形成Fe2O3纳米粒子,会使其增重-12%.考虑该因素后,从TGA图中计算出该系列复合材料中Fe3O4磁性纳米粒子的相对含量,复合材料MGO-1,MGO-2,MGO-3中磁性纳米粒子的相对含量分别为:23.5%,43.3%,54.1%.从TGA结果得到的Fe3O4含量的变化与TEM和VSM结果相一致.图3Fe3O4纳米粒子的(A)TEM图和(B)XRD图谱Fig.3(A)TEM image and(B)XRD pattern of the as-prepared Fe3O4nanoparticles图4Fe3O4纳米粒子-氧化石墨烯(MGO)复合材料的TEM图Fig.4TEM images of Fe3O4nanoparticle-GO(MGO)composites(A)MGO-1,(B)MGO-2,(C)MGO-3A B C0004张燚等:Fe 3O 4磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的可控制备及结构与性能表征No.X3.3GO-PEI 和MGO-3复合材料的红外分析为了表征Fe 3O 4纳米粒子-氧化石墨烯的化学结构,我们对GO-PEI,MGO 复合材料进行了红外光谱分析.图6为GO-PEI 和MGO-3的FT-IR 光谱.GO-PEI 和MGO-3样品在3435cm -1处的吸收峰归属于氧化石墨烯上吸附水分子的O ―H,以及PEI 的N ―H 的伸缩振动.GO-PEI,MGO-3在2854cm -1处的吸收峰归属于PEI 亚甲基的伸缩振动.在图中还可以明显看出GO-PEI 和MGO-3在1636cm -1的吸收峰为酰胺键的C ＝O 伸缩振动.在1114cm -1处的红外吸收峰归属于C ―O 的伸缩振动.22-24与原始的GO-PEI 的红外光谱比较,MGO-3在617cm -1处较强的吸收峰属于Fe ―O 键的伸缩振动,25,26表明Fe 3O 4纳米粒子与氧化石墨烯形成了复合物.3.4Fe 3O 4和MGO 复合材的磁性能我们通过改变Fe 3O 4纳米粒子在氧化石墨烯上的负载量获得了一系列磁功能化的氧化石墨烯复合材料.利用VSM 磁性测量系统测定了Fe 3O 4纳米粒子以及MGO 复合材料的磁滞回线(图7).如图7所示,磁滞回线呈现典型的S 型,剩余磁化强度趋于0,表明Fe 3O 4纳米粒子和MGO 系列复合材料为超顺磁物质.我们所制备的18nm Fe 3O 4纳米粒子的饱和磁化强度为41.3emu ·g -1,比其体相材料的92emu ·g -1显著减少,25这主要是由于Fe 3O 4纳米颗粒较小的缘故,26且表面有机配体的修饰等造成的.MGO 系列复合材料的饱和磁化强度因Fe 3O 4纳米颗粒含量而改变,分别为7.8,11.1,15.6emu ·g -1.这样制备的不同含量的磁性氧化石墨烯复合材料可以分别在磁共振成像,磁靶向载药,磁分离等方面获得广泛应用.4结论通过化学交联的方法制备了Fe 3O 4纳米粒子-氧化石墨烯复合材料.利用TEM 、XRD 、AFM 、TGA 、FT-IR 、VSM 等手段表征了其形貌、结构、组成以及磁学性质.实验结果表明,利用我们的制备方法,可以很好地控制磁性氧化石墨烯复合材料中Fe 3O 4磁性纳米粒子粒径,粒径分布,以及其负载率.我们所制备的磁性氧化石墨烯复合材料具有较好的超顺磁性.这些磁功能化石墨烯复合材料将在磁靶向载药,生物分离,磁共振成像,以及在去除污水中稠环污染物等领域获得广泛的应用.References(1)Geim,A.K.;Novoselov,K.S.Nat.Mater.2007,6,183.(2)Shen,J.F.;Hu,Y .Z.;Shi,M.;Li,N.;Ma,H.W.;Ye,M.X.J.Phys.Chem.C 2010,114,1498.(3)Novoselov,K.S.;Geim,A.K.;Morozov,S.V .;Jiang,D.;Zhang,Y .;Dubonos,S.V .;Grigorieva,I.V .;Firsov,A.A.Science 2004,306,666.图5MGO-1,MGO-2,MGO-3复合材料的热重分析曲线Fig.5TGA curves of MGO-1,MGO-2,MGO-3composites图6GO-PEI 和MGO-3的傅里叶变换红外光谱Fig.6FT-IR spectra of GO-PEI andMGO-3图7(A)MGO-1,(B)MGO-2,(C)MGO-3复合材料及(D)Fe 3O 4纳米粒子的磁滞回线Fig.7Magnetic hysteresis loops of (A)MGO-1,(B)MGO-2,(C)MGO-3composites and (D)Fe 3O 4nanoparticles0005Acta Phys.⁃Chim.Sin.2011V ol.27(4)Berger,C.;Song,Z.M.;Li,T.B.;Li,X.B.;Ogbazghi,A.Y.;Feng,R.;Dai,Z.T.;Marchenkov,A.N.;Conrad,E.H.J.Phys.Chem.B2004,108,19912.(5)Stankovich,S.;Dikin,D.A.;Dommett,G.H.B.;Kohlhaas,K.M.;Zimney,E.J.;Stach,E.A.;Piner,R.D.;Nguyen,S.T.;Ruoff,R.S.Nature2006,442,282.(6)Di,C.A.;Wei,D.C.;Yu,G.;Liu,Y.Q.;Guo,Y.L.;Zhu,D.B.Adv.Mater.2008,20,3289.(7)Wu,J.S.;Pisula,W.;Mullen,K.Chem.Rev.2007,107,718.(8)Huang,J.;Zhang,L.M.;Chen,B.;Ji,N.;Chen,F.H.;Zhang,Y.;Zhang Z.J.Nanoscale2010,2,2733.(9)Zhang,X.Y.;Yang,X.Y.;Ma,Y.F.;Huang,Y.;Chen,Y.S.Journal of Nanoscience and Nanotechnology2010,10,2984. (10)Yang,X.Y.;Zhang,X.Y.;Ma,Y.F.;Huang,Y.;Wangand,Y.S.;Chen,Y.S.J.Mater.Chem.2009,19,2710.(11)Zhang,L.M.;Xia,J.G.;Zhao,Q.H.;Liu,L.W.;Zhang,Z.J.Small2010,6,537.(12)Si,Y.C.;Samulski,E.T.Chem.Mater.2008,20,6792.(13)Muszynski,R.;Seger,B.;Kamat,P.V.J.Phys.Chem.C2008,112,5263.(14)Xu,C.;Wang,X.;Zhu,J.W.J.Phys.Chem.C2008,112,19841.(15)Cong,H.P.;He,J.J.;Lu,Y.;Yu,S.H.Small2010,6,169.(16)He,F.;Fan,J.T.;Ma,D.;Zhang,L.M.;Leung,C.W.;Chan,H.L.Carbon2010,48,3139.(17)Zhang,Y.;Chen,B.;Zhang,L.M.;Huang,J.;Chen,F.H.;Yang,Z.P.;Yao.J.L.;Zhang,Z.J.Nanoscale,publishedonline:07Feb,2011,DOI:10.1039/C0NR00776E.(18)Sun,S.H.;Zeng,H.;Robinson,D.B.;Raoux,S.;Rice,P.M.;Wang,S.X.;Li,G.X.J.Am.Chem.Soc.2004,126,273. (19)Chen,Z.P.;Zhang,Y.;Xu,K.;Xu,R.Z.;Liu,J.W.;Gu,N.Journal of Nanoscience and Nanotechnology2008,8,12.(20)Hummers,W.;Offeman,R.J.Am.Chem.Soc.1958,80,1339.(21)Zhu,C.X.;Peng,D.F.Speciality Petrochemicals2010,27,57.(21)Paredes,J.I.;Villar-Rodil,S.;Solis-Fernandez,P.;Martinez-Alonso,A.;Tascon,ngmuir2009,25,5957.(22)Bourlinos,A.B.;Gournis,D.;Petridis,D.;Szabo,T.;Szeri,A.;Dekany,ngmuir2003,19,6050.(23)Stankovich,S.S.;Piner,R.D.;Nguyen,S.B.T.;Ruoff,R.S.Carbon2006,44,3342.(24)Chin,S.F.;Iyer,K.S.;Raston,b.Chip.2008,8,439.(25)Rocchiccioli-Deltche,C.;Franck,R.;Cabuil,V.;Massart,R.J.Chem.Res.1987,5,126.(26)Popplewell,J.;Sakhnini,L.J.Magn.Mater.1995,142,72.0006。
《2024年Fe3O4磁性纳米材料的制备及水处理应用进展》范文
《Fe3O4磁性纳米材料的制备及水处理应用进展》篇一一、引言随着科技的发展和人类对环境与健康的关注，环境问题已经成为当今世界关注的焦点。
在众多的环境问题中，水污染问题尤为突出。
而Fe3O4磁性纳米材料作为一种新型的环保材料，在环境治理方面有着广泛的应用前景。
本文将就Fe3O4磁性纳米材料的制备方法、性质及其在水处理领域的应用进展进行详细的阐述。
二、Fe3O4磁性纳米材料的制备Fe3O4磁性纳米材料的制备方法有多种，包括化学共沉淀法、热分解法、溶胶-凝胶法等。
其中，化学共沉淀法因其简单易行、成本低廉、适用于大规模生产等特点而被广泛应用。
1. 化学共沉淀法化学共沉淀法是制备Fe3O4磁性纳米材料最常用的方法之一。
该方法主要利用铁盐与碱性物质（如氢氧化钠）进行反应，生成Fe(OH)2和Fe(OH)3，然后通过加热、氧化等过程，最终得到Fe3O4磁性纳米材料。
2. 其他制备方法除了化学共沉淀法外，热分解法、溶胶-凝胶法等也是制备Fe3O4磁性纳米材料的方法。
这些方法各有优缺点，如热分解法可以得到粒径较小的纳米材料，但成本较高；溶胶-凝胶法则可以得到粒径较大但形状规则的纳米材料。
三、Fe3O4磁性纳米材料的性质Fe3O4磁性纳米材料具有超顺磁性、生物相容性、高比表面积等特性。
这些特性使得Fe3O4磁性纳米材料在环境治理领域具有广泛的应用前景。
1. 超顺磁性Fe3O4磁性纳米材料具有超顺磁性，即在一定的温度下，其磁化强度随温度的升高而迅速降低，当温度达到一定值时，其磁化强度几乎为零。
这种特性使得Fe3O4磁性纳米材料在磁场作用下可以快速地聚集和分离，便于后续的处理和回收。
2. 生物相容性Fe3O4磁性纳米材料具有良好的生物相容性，可以与生物体内的细胞和组织进行良好的相互作用。
这使得Fe3O4磁性纳米材料在生物医学领域有着广泛的应用，如药物输送、细胞分离等。
3. 高比表面积Fe3O4磁性纳米材料具有较高的比表面积，这使得其具有较高的反应活性。
Fe3O4磁性纳米材料的制备及水处理应用进展
Fe3O4磁性纳米材料的制备及水处理应用进展水污染是全球面临的重要环境问题之一，对人类健康和生态系统造成了严峻恐吓。
传统的水处理方法存在一些局限性，如高成本、低效率和后处理问题。
因此，开发高效、经济且环境友好的水处理技术变得至关重要。
磁性纳米材料由于其特殊的磁性和吸附性能，成为水处理领域的探究热点。
本文将介绍Fe3O4磁性纳米材料的制备方法及其在水处理领域的应用进展。
一、Fe3O4磁性纳米材料的制备方法1. 化学共沉淀法化学共沉淀法是制备Fe3O4磁性纳米材料的常用方法之一。
主要步骤包括：以Fe2+和Fe3+为原料，通过化学反应生成Fe3O4纳米颗粒的方法。
该方法简易、成本低，但纳米颗粒的尺寸和外形比较难控制。
2. 热分解法热分解法是通过将金属盐溶液加热至高温，使其分解并生成纳米颗粒。
通过控制反应条件可以调控纳米颗粒的外形和尺寸。
该方法制备的Fe3O4纳米颗粒具有较好的分离性和稳定性。
3. 微乳液法微乳液法是将金属盐和表面活性剂聚合生成混合物，通过加热和冷却过程形成纳米颗粒。
该方法制备的Fe3O4纳米颗粒具有狭窄的粒径分布和较高的比表面积。
以上三种制备方法各有优缺点，可以依据详尽需要选择合适的方法制备Fe3O4磁性纳米材料。
二、Fe3O4磁性纳米材料在水处理中的应用1. 污染物吸附Fe3O4磁性纳米材料具有较大的比表面积和较高的吸附性能，可以在水中有效吸附污染物。
探究表明，Fe3O4纳米颗粒对重金属离子、有机物和染料等多种污染物具有良好的吸附效果。
此外，由于其具备磁性，可以通过外加磁场实现快速分离和回收。
2. 废水处理Fe3O4磁性纳米材料在废水处理中也有广泛应用。
例如，可以将其应用于废水中重金属的去除，通过控制材料的尺寸和比表面积，提高去除效率。
此外，在废水中加入Fe3O4磁性纳米材料还可以有效去除有机污染物和色素。
3. 磁性分离和回收由于Fe3O4磁性纳米材料具有磁性，可以通过外加磁场实现快速分离和回收。
毕业论文纳米Fe3O4粒子的制备及其表面改性研究进展
毕业论文纳米Fe3O4粒子的制备及其表面改性研究进展第一篇：毕业论文纳米Fe3O4粒子的制备及其表面改性研究进展纳米Fe3O4粒子的制备及其表面改性研究进展摘要：Fe3O4纳米粒子应用广泛，它的合成有球磨法、高温分解法、沉淀法、水热法、微乳液法、溶胶-凝胶法、生物模板合成法、微波水热法等。
本文主要综述了以上的各种合成方法和它们各自的优缺点，以及对他的改性方法做了简单的归纳，主要有表面化学法、溶胶-凝胶法、沉淀反应法及静电自组装等。
关键字：纳米Fe3O4磁性合成改性Research Progres s on Preparation andSurface Modification of Fe3O4 MagneticNano-particles Wang weijunAbstract: Fe3O4 nanoparticles widely, it is the synthesis method of ball mill, high temperature decomposition, precipitation, hydrothermal synthesis, microemulsion, sol-gel, biological template synthesis, microwave hydrothermal method.This paper mainly introduces the synthesis methods and their respective advantages and disadvantages, and the modification methods for his brief, basically have apparent velocity, sol-gel, reaction method and electrostatic self-assembly.Key words: Fe3O4 nanotechnology magnetic synthesismodified 前言：纳米科技的发展，为各种材料的研究开辟了新的领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
稳定的水溶性Fe3O4纳米粒子的制备及其表征（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）作者：吴利清，张熙之，方芳，王怡红，张宇，顾宁【摘要】目的：制备稳定的水溶性Fe3O4纳米粒子(PMAT Fe3O4)磁共振成像(MRI)造影剂，并对合成的粒子进行表征。
方法：利用高分子聚1十四碳烯马来酸酐(PMAT)修饰油溶性Fe3O4纳米粒子表面，使粒子表面富含亲水性羧基基团，使粒子能够稳定存在于水相中，并用透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)、振动样品磁强计(VSM)、傅立叶红外吸收光谱(FT IR)和MRI等方法进行表征。
结果：(1) TEM 分析显示，PMAT Fe3O4粒子直径约为10 nm，DLS测定其水动力学平均直径约为80 nm;(2) PMAT Fe3O4粒子能稳定分散于去离子水、PBS、Tris、MES等缓冲液中，不发生团聚;(3) VSM、MRI等分析手段显示，PMAT Fe3O4的饱和磁化强度Ms≈14.0 emu·g-1，弛豫率r2=367.79 mM-1s-1。
结论：PMAT Fe3O4具有良好的水溶性、磁学性能和较高的r2值，有望发展成为一种性能优异的MRI造影剂。
【关键词】 Fe3O4纳米粒子; 表面修饰; 聚合物; 弛豫率[Abstract] Objective: To synthesize stable andwater soluble PMAT Fe3O4 nanoparticles(NPs) as MRI contrast agent and characterize it. Methods: Poly maleic anhydride alt1tetradecene(PMAT) was utilized to modify the surface of oil soluble NPs, and the obtained PMAT Fe3O4 NPs were characterized by TEM, DLS, FT IR, VSM and MRI. Results: (1) TEM and DLS studies showed that the PMAT Fe3O4 NPs have a magnetic core size of about 10 nm and a hydrodynamic diameter of about 80 nm.(2) PMAT Fe3O4 could keep stable in water and familiar buffers, such as MES, PBS and Tris without aggregation.(3) VSM measurements showed that the saturation magnetization(Ms) was about 14.0 emu·g-1， the relaxivity value(r2) of PMAT Fe3O4 was 367.79 mM-1s-1. Conclusion: The obtained PMAT Fe3O4 NPs possess outstanding water solubility, good magnetic properties, and high r2 value, which are therefore expected to become an excellent MRI contrast agent.[Key words] Fe3O4 nanoparticles; surface modification; polymer; relaxivity磁性纳米粒子(NPs)在生物技术和生物制药等领域已显示出良好的应用前景[1]。
氧化铁纳米粒子由于具有独特的磁学性质和良好的生物相容性，研究其作为造影剂在磁共振成像(MRI)技术方面的应用，已成为发展最为迅速和最为重要的课题之一。
其中，化学制备具有稳定水溶性和高弛豫率(r)的磁性氧化铁纳米粒子是一个重要的研究方向。
r的大小是考察氧化铁纳米粒子是否具有良好造影能力的重要参数，它分为r1和r2两种,分别代表了单位浓度粒子缩短体系内质子弛豫时间T1和T2的效率[2-4]。
本实验利用高分子聚1十四碳烯马来酸酐(poly maleic anhydride alt1tetradecene, PMAT)，对油溶性的油酸包覆的Fe3O4纳米粒子(oleic Fe3O4)进行表面修饰，使其能够稳定分散于水相中，获得水溶性Fe3O4纳米粒子(PMAT Fe3O4)，研究表明，该种纳米粒子具有较高弛豫率r2值，能够作为良好的MRI造影剂。
1 材料与方法1.1 材料PMAT(Sigma Aldrich)、透析袋(50 KDa)、oleic Fe3O4(参照文献[5]报道，本实验室制备)。
1.2 主要试剂氯仿(上海市四赫化工有限公司)，碳酸盐缓冲液(pH 10.8)、MES 缓冲液(pH 6.0)、PBS缓冲液(pH 7.4)、Tris缓冲液(pH 8.0)(缓冲液均为本实验室配制)，正己烷(上海市实德化学有限公司),去离子水。
1.3 实验方法1.3.1 PMAT Fe3O4纳米粒子制备称取0.05 g oleic Fe3O4固体粉末和0.2 g PMAT，分别溶于10 ml氯仿中，超声5 min后，室温下于50 ml烧瓶中混合搅拌反应4 h。
旋转蒸发除去溶剂氯仿，得到黑色固体。
在氮气保护下，将黑色固体加入30 ml碳酸盐缓冲液，50 ℃下在100 ml三颈瓶中剧烈搅拌反应3 h，得到稳定的黑色水溶性PMAT Fe3O4纳米粒子。
1.3.2 提纯将以上PMAT Fe3O4纳米粒子用220 nm滤膜过滤后，置于磁场下磁分离，待分层明显后，取下部磁性物质重新分散于10 ml去离子水中，用去离子水透析24 h，透析过程中换去离子水3次，得到纯净的分散于水中的PMAT Fe3O4纳米粒子。
1.3.3 表征运用多种分析手段对所制备的粒子进行表征，研究其作为造影剂的性能。
1.3.3.1 Fe浓度测定使用邻二氮菲分光光度法[6]对样品的Fe 浓度进行测定。
制备了3个浓度梯度的样品待测，其中Fe含量比为2 ∶1 ∶ 0，测得Fe浓度为1.7 mg·ml-1。
1.3.3.2 透射电镜(TEM)分析将样品用去离子水稀释后，滴1滴于TEM专用铜网上，40 ℃下真空烘干8 h，待测。
仪器型号为JEM200CX。
1.3.3.3 动态光散射(DLS)分析将样品用去离子水稀释至Fe浓度为0.5 mg·ml-1后，室温下测定其水动力学粒度分布。
仪器型号为Malvern Zeta Size 3000HS。
1.3.3.4 傅立叶红外吸收光谱(FT IR)分析取 1 ml制备的PMAT Fe3O4溶液，以6 mol·L-1盐酸调至等电点，析出的黑色固体用去离子水洗涤3次，40 ℃真空干燥，得到黑色固体粉末，待测。
仪器型号AVATAR 360FTIR。
1.3.3.5 振动样品磁强计(VSM)分析制样同FT IR。
仪器型号为Lakeshore 7400。
1.3.3.6 MRI 准确配制Fe浓度为5、2.5、1.25、0.625、0.312 5、0.156 25 μg·ml-1 PMAT Fe3O4溶液，各取1.4 ml液体于1.5 ml离心管中，待测。
室温下，MRI实验磁场强度为7.0 T，自旋回波序列，脉冲重复间隔时间TR为2 500 ms，回波时间TE分别为11.0、22.0、33.0、44.0、55.0、66.0、77.0、88.0、99.0、110.0、121.0、132.0、143.0、154.0、165.0和176.0 ms。
仪器型号为Bruker Pharma Scan，7.0 T，孔径为16 cm,最大梯度强度为300 mT·m-1。
2 结果2.1 粒度分析使用PMAT修饰后，PMAT Fe3O4可以稳定存在于水环境中，包括MES、PBS、Tris等缓冲液体系中。
在4 ℃条件下，粒子可以长时间保存不发生沉积。
TEM分析显示，PMAT Fe3O4分散性良好(图1)，这主要是由于粒子间的静电排斥作用和空间位阻作用的结果，但是小的聚集体仍然存在。
PMAT Fe3O4纳米粒子的直径约为10 nm，与油溶性oleic Fe3O4相比，粒度并无明显改变。
DLS分析显示，在水环境中，PMAT Fe3O4的水动力学平均直径约为80 nm(图2)，明显高于TEM测得的尺寸，这可能有两个原因：(1) DLS统计的是纳米粒子在水环境中的整体尺寸，包括表面有机物壳层和水化层对粒径大小的贡献，而修饰在粒子表面的有机物分子包裹层并不能在TEM图中显示出来;(2) 有几个Fe3O4纳米粒子被PMAT包裹成一个整体，形成一个相对较大的PMAT Fe3O4粒子，影响了粒子的整体尺寸分布。
a. oleic Fe3O4; b. PMAT Fe3O42.2 FT IR分析通过对粒子红外图谱的分析，可以获得粒子的化学结构信息，见图3。
a和b曲线中，2 850 cm-1和2 930 cm-1的吸收峰表明粒子中存在大量的甲基与亚甲基基团，同时，由于大量有机聚合物PMAT 的存在，PMAT Fe3O4中Fe O伸缩振动吸收峰(593 cm-1)的强度[7]并不如oleic Fe3O4高;b曲线中，1 707 cm-1的吸收峰表明体系中大量羰基(C=O)的存在，这是由于大量酸酐水解产生羧基所导致，同时a曲线的羰基吸收峰很不明显。
PMAT Fe3O4纳米粒子表面羧基所带负电荷是其能够稳定分散于水环境中的原因之一。
a. oleic Fe3O4; b. PMAT Fe3O42.3 磁性分析磁滞回线显示，oleic Fe3O4的饱和磁化强度Ms为57.0 emu·g-1，PMAT Fe3O4的饱和磁化强度Ms值约为14.0 emu·g-1，见图4。
a. oleic Fe3O4; b. PMAT Fe3O4由图4可见，修饰后Ms 值下降了很多，这可能是由于受到粒子表面较厚的有机修饰物的影响，尽管如此，还是能够满足常用的生物应用要求，很多报道证明了这一点[8-9]。
修饰前oleic Fe3O4的矫顽力为0.183 Oe，修饰后只有微小改变，为0.141 Oe，很接近于0，说明Fe3O4磁核具有良好的超顺磁性[10-11]，适合作MRI造影剂。
超顺磁性是指磁性粒子尺寸小于某一临界尺寸时，表现出矫顽力为零，室温热即能够克服磁各向异性使磁矩能够任意翻转的状态。