壳聚糖基碳原位包覆的fe3o4纳米颗粒的制备及磁性研究.pdf

第42卷增刊1 2013年 6月稀有金属材料与工程 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING , June 2013 壳聚糖基碳原位包覆的Fe304纳米颗粒的制备及磁性研究王永亮1,李保强2,冯玉杰2 7韩志东1,董丽敏1 (,黑龙江哈尔滨150040) (,黑龙江哈尔滨15000i) 摘要:采用原位杂化技术和水热碳化技术相结合的方法,以壳聚糖作为碳源,实现了壳聚糖基碳原位包覆的Fe,O。纳米颗粒的制备,并对其物相、形貌以及磁性进行了系统研究。XRD结果表明原位杂化技术实现了壳聚糖原位包覆Fe,O。纳米颗粒(cs-MNP)的制备;CS-MNP经水热碳化后实现了壳聚糖基碳原位包覆的Fe304纳米颗粒()的制备,且水热碳化降低了MNP中氧空位的含量(由Fe2 9004转变为Fe2 9404)。C—MNP的TEM形貌清晰表明,MNP纳米颗粒粒径约为25 nm,且颗粒表面存在显著的碳包覆层。水热碳化前后,C—MNP表现为超顺磁性,((A·m2)/(A·m2)/kg)。关键词:Fe,O。纳米颗粒;壳聚糖;水热碳化;磁性中图法分类号: 文献标识码:A 文章编号:(2013)—04 Fe304纳米颗粒(ite Nanoparticles,MNV)具有一系列独特的性能,例如颗粒单畴化、良好的磁响应性、超顺磁性(粒径小于30 nm)以及磁致生热特性等,使其广泛应用于磁流体、磁共振成像对比剂、过热治疗及药物载体等领域【1'2】。现阶段MNP的合成方法主要有沉淀法、水热法、微乳液法、模板法及有机分子调控法【3]。这些方法已基本实现不同粒度MNP的控制合成,但是仍然存在以下无法克服的问题:(1)制备条件比较苛刻(较高温度和压力、保护气氛等);(2)有毒且昂贵的前驱体的使用;(3) 具有潜在毒性的有机溶剂或表面活性剂的使用。因此, 广大研究者一直寻求一种简单且绿色的方法合成MNP。 MNP往往需要进行包覆或表面修饰,以避免其颗粒团聚和实现其功能化。然而,研究表明表面包覆层对磁性纳米粒子的磁性影响显著【4】。一般而言,含氧原子官能团(.OH、.COOH或硅氧键等)的包覆层会导致磁性纳米粒子表面淬灭,引起饱和磁化强度的降低; 而含氮原子官能团()的包覆层对磁性纳米粒子的饱和磁化强度影响较弱。现阶段MNP较多的采用含氧原子官能团的包覆层(如油酸、聚乙烯醇、二氧化硅等1,含氮原子官能团的包覆层研究较少。针对现阶段缺乏简单且绿色的方法合成MNP问题,以及含氮原子官能团的包覆层研究较少的问题, (Chitosan,cs)作为反应介质和包覆层,采用原位杂化技术制备壳聚糖原位包覆的 Fe304纳米颗粒(cs—MNP),并采用水热碳化法实现壳聚糖基碳包覆Fe304纳米颗粒(C—MNV)的制备。采用 XRD、SEM和TEM等手段研究了壳聚糖和壳聚糖基碳包覆层对MNP物性、形貌和磁性的影响规律。实验制备原料有:壳聚糖(青岛海汇生物工程有限公司,×105,%),氯化铁和氯化亚铁(国药集团化学试剂,分析纯),冰乙酸(天津耀华化学试剂