磁性四氧化三铁纳米粒子的表面修饰与应用

四氧化三铁是一种常用的磁性材料,呈黑色或灰蓝色,其化学性能稳定,用途广泛,可应用于工业、生物医药等领域。四氧化三铁纳米粒子的制备方法虽然比较成熟,但是在生产、应用过程中却受到很多限制,需要人们进一步研究与探索其表面修饰方法,以扩大其应用领域。     

纳米磁性四氧化三铁的制备及表征

采用化学共沉淀法制备了纳米磁性Fe3O4粒子.选用NH3@H2O作为沉淀剂,加入到Fe2+和Fe3+的混合溶液中,制得了纳米磁性Fe3O4粒子.考察了Fe2+和Fe3+溶液浓度、沉淀剂的浓度、Fe2+/Fe3+/OH-、温度及搅拌速度等因素对产物粒径及性能的影响,并对其进行了初步的性能表征.     

磁性纳米四氧化三铁在生物医学中的应用

近年来,由于磁性纳米粒子在实际应用中发挥越来越重要的作用,有关磁性纳米粒子的应用受到科学界广泛关注,特别是生物医学领域。由于磁性纳米Fe_3O_4粒子制作简单且晶体对细胞无毒,在生物医药领域大量应用,磁性纳米Fe_3O_4粒子主要通过表面包覆成为免疫磁性微球进行使用。简述了磁性纳米Fe_3O_4粒子的制备方法,重点综述了近些年磁性纳米Fe_3O_4粒子在生物医学上的应用,包括磁共振成像技术、磁分离技术、靶向药物载体技术、肿瘤热疗技术、造影剂技术,并且阐述了磁性纳米Fe_3O_4粒子的发展前景。     

反相微乳液法制备壳聚糖季铵盐/四氧化三铁复合磁性纳米粒子

以环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)为季铵化试剂,制备了壳聚糖季铵盐(QC)———N-2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖,采用AgNO3电位滴定法测定了季铵化度。以柠檬酸钠为改性剂,一步法制备了水基Fe3O4磁性纳米粒子。基于静电自组装作用,采用反相微乳液法制备了QC/Fe3O4复合磁性纳米粒子。通过多种手段对所制备的复合磁性纳米粒子的结构进行了表征、对其性能进行了研究。红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)及X射线光电子能谱(XPS)的结果表明,QC主要包覆于Fe3O4的表面。透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)结果表明,复合磁性纳米粒子磁核为Fe3O4晶体结构,平均粒径大约为50 nm~60 nm。VSM结果表明,所制备的复合磁性纳米粒子仍具有超顺磁性,比饱和磁化强度为19.4emu/g。     

纳米四氧化三铁/埃洛石复合材料及水基磁性流体的制备

以天然埃洛石纳米管(HNTs)为载体,采用部分还原共沉淀法,在HNTs的管内、外沉积Fe3O4纳米晶粒.利用HNTs独特的空间结构,所制备的Fe3O4粒子尺寸为10-30nm,并有效控制其粒子团聚.XRD表明Fe3O4/HNTs复合材料为Fe3O4和埃洛石两相组成,不同温度(373,423,523K)热处理条件下该复合...     

四氧化三铁载银纳米粒子的原位制备及其抗菌应用

采用高温裂解法制备四氧化三铁纳米粒子,并在其表面上通过还原乙酸银原位生长银纳米晶,制备特异形貌、均匀分散的四氧化三铁载银(Fe_3O_4@Ag)纳米粒子。利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等表征技术对Fe_3O_4@Ag纳米粒子的结构和性能进行表征。通过分别研究实验制备的纳米颗粒对葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌能力,分析Fe_3O_4@Ag纳米粒子的抗菌性能。结果表明,Fe_3O_4@Ag纳米粒子不仅具备四氧化三铁的室温超顺磁性,同时对葡萄球菌和大肠杆菌表现出优良的抗菌性能。利用如此方法构筑的多功能纳米材料——Fe_3O_4@Ag纳米粒子,将来在靶向抗菌、生物分离等领域具有重要的应用前景。     

功能化磁性纳米粒子增强电化学发光检测的研究

考察了五种不同功能化磁性纳米粒子对Ru(bpy)~(2+)_3/TPA体系电化学发光(ECL)强度的影响,并对其中能显著增强ECL强度的磁性纳米粒子的使用条件进行了初步的优化。通过电化学发光检测技术发现BG-Fe、BPG-Fe、PAA-Fe、PE-Fe四种磁性粒子可增强Ru(bpy)_3~(2+)/TPA体系的ECL强度,增强幅度依次为30%、1 3%、73%、42%;COOH-MNPs磁性粒子可淬灭该体系的ECL强度,淬灭幅度为23.2%。实验结果表明,浓度为7μg/mL的PAA-Fe磁性纳米粒子经磁铁富集,在电极上富集5min是其促进ECL强度增强的最优条件。本研究对基于功能化磁性纳米粒子开发新的电化学发光试剂和建立新的电化学发光体系具有重要意义。     

纳米四氧化三铁修饰片状氧化铝的研究

导热粒子填充聚合物复合材料是覆铜板半固化片的理想选择。为提高聚合物复合材料的导热性能,通过铁盐和亚铁盐的原位共沉淀反应在片状氧化铝表面修饰了晶粒尺寸约14nm的磁性Fe₃O₄纳米粒子。片状Al₂O₃@Fe₃O₄复合粒子采用空间位阻小的三元共混有机硅醇进行偶联改性后,耐热温度达300℃,并可改善聚合物体系的两相界面。片状Al₂O₃@Fe₃O₄复合粒子及其偶联改性复合粒子具有超顺磁性,在磁场诱导下可垂直取向,在覆铜板领域具有较大的应用前景。     

功能化磁性纳米颗粒吸附废水中重金属的研究进展

重金属废水对环境造成了严重的污染,而传统的重金属废水处理技术存在着二次污染等问题。磁性纳米颗粒因具有良好的表面效应、稳定性、磁响应性能以及低生物毒性等独特的物理化学性质,在废水治理领域的应用受到广泛关注;但同时其也存在易团聚、分散性差、吸附特性差等缺点。因此,磁性纳米颗粒吸附废水中重金属时常常需要对其表面结构进行功能化修饰,以改进分散性能,提高吸附性能和反应活性。本文介绍了无机材料和有机材料功能化修饰的磁性纳米颗粒对水中重金属离子的吸附研究现状,阐述了功能化磁性纳米颗粒吸附去除重金属的优缺点、回收与重复利用情况,并对磁性纳米材料在重金属污染水体治理中的发展方向进行了展望。     

PEI功能化多孔生物炭对水中V(Ⅴ)的吸附研究

针对水体钒污染现象,以经磷酸浸渍的马缨丹为原料制备多孔生物炭后负载聚乙烯亚胺(PEI),得到PEI功能化多孔生物炭(PBC)。采用BET、扫描电镜(SEM)、EDS能谱和红外光谱(FT-IR)进行表征,并探究其对水中钒离子[V(Ⅴ)]的吸附。结果表明：PBC具有丰富的孔隙结构及表面官能团,比表面积和孔容分别为原始炭(LBC)的5.87倍和12.33倍;PBC和LBC对V(Ⅴ)的饱和吸附量分别为147.47mg/g和4.98mg/g; PBC对V(Ⅴ)的吸附行为符合Langmuir模型和拟二级动力学模型,可选择性高效吸附水中V(Ⅴ)并循环再生利用。PBC对V(Ⅴ)的吸附机理以静电作用、多孔吸附、络合及还原作用为主。     

可控制备磁性四氧化三铁-金纳米复合颗粒及其催化性能研究

随着纳米催化剂的不断发展, 基于纳米金的多功能复合材料以其高效的催化性能而受到广泛关注。本研究采用简单可控的原位还原法, 制备了一种粒径均一、分散性良好、可快速磁分离且具有高催化活性与催化稳定性的磁性四氧化三铁-金纳米复合颗粒。首先用有机硅源-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)水解得到的有机硅层来包覆粒径约100 nm的亲水四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米颗粒, 再通过有机硅层表面的巯基来锚定原位还原生成的尺寸可控的金纳米颗粒(2 nm或6 nm), 得到内核为四氧化三铁、壳层为金纳米颗粒均匀修饰有机硅层的磁性氧化硅复合颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)和振动样品磁强计(VSM)等对所合成材料进行系统表征, 结果表明: 合成的磁性氧化硅复合颗粒核壳结构明显, 分散性良好, 粒径约为150 nm; 饱和磁强度为32.1 A•m²/kg, 具有良好的超顺磁特性。将其应用于4-硝基苯酚的催化还原, 转化频率(TOF)值高达70 s^-1, 远高于文献报道值, 五次循环反应后的转化率依然高达98%, 证实其具备高催化活性及良好的循环催化性能。     

磁性荧光纳米复合粒子的制备及其表面生物功能化

用化学共沉淀法制备了四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子,Stober法在其表面包裹SiO2并复合荧光标记物FITC,EDC偶联牛血清白蛋白(BSA)。采用扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR),荧光分析仪,电子能谱(XPS)等对复合粒子进行了表征。结果表明,复合粒子保留了FITC的荧光特性、Fe3O4的磁响应性并成功接枝蛋白分子。生物功能化磁性荧光复合纳米粒子有望广泛应用于细胞标记、荧光追踪、磁性分离等领域。     

纳米粒子表面功能化研究进展

纳米粒子表面改性包括物理改性和化学改性。物理改性一般采用高能表面改性法对纳米粒子进行修饰;化学改性分为硅烷偶联剂、酯化反应、表面接枝和表面活性剂等方法。     

纳米碳粒子的表面功能化

以纳米碳粒子为原料，用化学表面修饰技术使纳米碳粒子表面功能化，将乙二氨基、氨荒酸基、硫脲基、脒基等官能团以共价键方式偶联在纳米碳粒的表面，制备出不同类型的纳米高分子络合吸附剂．吸附剂的粒径为4～8nm，功能团在纳米碳粒子的表面含量为1.1mmol／g。纳米高分子络合剂对过渡金属离子的吸附速率高、吸附量大并具有很高的选择性．     

四氧化三铁纳米晶的热溶剂法制备研究

采用切片石蜡作为热溶剂法的高温溶剂来制备四氧化三铁纳米晶,在300~340℃的石蜡溶剂中,研究了油酸铁直接热解制备四氧化三铁纳米晶过程中溶剂的温度和反应物连续注入的方式对纳米晶的粒度和形貌的影响规律。结果表明,采用反应物连续注入的方式可制备出单相、形貌规则、平均粒径在24~60 nm,标准偏差在11%~13%的Fe3O4纳米晶。热溶剂温度在一定范围内对纳米晶尺寸影响不大,纳米晶的平均尺寸随着反应物注入速度的提高而减小。     

磁性纳米粒子的研究进展

介绍了共沉淀法、水热法、微乳液法、溶胶-凝胶法、胶体粒子模板法、多元醇还原法和置换法等合成磁性纳米粒子的方法及特点,概述了磁性纳米粒子的表面改性和表征方法,对纳米磁性粒子的研究前景进行了展望。     

表面组装抗生素的磁性四氧化三铁纳米材料及抗菌性能研究

采用溶剂热法制备了聚丙烯酸修饰的Fe₃O₄纳米材料,并采用层层静电自组装法在非二维平面的纳米颗粒上组装氨基糖苷类抗生素庆大霉素和酸性粘多糖透明质酸。利用透射电镜观察纳米表面形貌,采用热重分析仪和X射线衍射仪研究材料结构和物相组成,通过傅里叶红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、Zeta电位仪和振动磁强计分析了其表面理化性质和磁性性能。抗菌实验结果表明,外加磁场作用有效改善了材料渗透细菌生物膜的效率,显著提高了抗生物膜的靶向性和抗生素的药物利用度,在治疗细菌感染方面展现出良好的应用前景。     

溶剂热法合成磁性四氧化三铁空心微球的研究

本文通过溶剂热法,在不添加任何模板辅助的条件下,合成了磁性四氧化三铁空心微球。并通过X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）和振动样品磁强计（VSM）对产物的结构和形貌进行了表征。结果表明：产物的结晶性好,属于尖晶石结构,磁饱和度高,而且磁滞小。     

柠檬酸在磁性纳米粒子上的吸附及性能表征

采用柠檬酸对Fe3O4磁性纳米粒子进行表面改性,制备了高稳定性的水基磁流体.利用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、热重分析(TG)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对改性前后的磁性粒子进行了表征.结果表明,柠檬酸在Fe3O4表面的吸附是氢键、静电力和共价键共同作用的结果,pH为4.8时化学吸附达到最大,符合Langmuir等温吸附,建立了等温吸附方程,饱和吸附量为100mg/g.     

磁性炭包铁纳米粒子对重金属离子的吸附性能

采用氩电弧等离子体法制备炭包铁纳米粒子,并用体积分数30%的H2O2氧化其外层非晶态类石墨碳层,研究炭包铁纳米粒子对水溶液中Cr、Ni、Cd、Pb、Co和Mn等金属离子的吸附和分离特性。结果表明,炭包铁非晶炭层的特殊结构可通过双氧水氧化处理使其表面产生羧基和羟基。在强碱性介质下,羟基和羧基强化了纳米颗粒表面的静电作用,提高了炭包铁对金属离子的吸附性能。当pH值为8.0～10.0时,炭包铁纳米粒子对Cr、Ni、Cd、Pb、Co和Mn的吸附率均超过90%,对重金属离子的吸附能力明显高于活性炭。