本發明屬于核殼結構納米材料的合成技術領域，具體涉及一種磁性膠體核殼結構γ-fe2o3及fe3o4的制備方法。

背景技術：

由納米顆粒組成的三維超結構展現出優異的物理和化學性能，這種將基本的結構單元組裝成功能的復雜超結構引起了化學、物理及材料科學界研究學者的巨大興趣。膠體結構是由不同形貌的微結構單元組成的三維超結構之一，作為超結構中的一種重要類型的膠體結構，是具有中空結構和殼層的微膠囊或微球，殼層一般是由密堆積膠狀粒子或凝固的膠體粒子組成。自從研究學者使用微米級的聚苯乙烯球（ps球）和油包水型的懸浮液首次合成出膠體后，其優異的機械穩定性、可控的粒徑分布及前驅體粒子的磁性、光學、熒光性質引起了廣大科研人員的興趣，大量研究了其在藥物傳輸、香料和染料的釋放、能量存儲及光子器件等方面的潛在應用。

然而，復雜的合成過程是制約膠體結構納米材料實際應用的主要因素。傳統合成膠體的方法是先合成膠體球，再在水油界面實現膠體粒子的自組裝。該過程比較繁瑣、耗時，限制了膠體的實際應用。科學工作者們致力于研發出簡單易行的方法來提高膠體的實際應用性，有代表性的pang等以叔丁胺作為結構導向劑，聚乙烯吡咯烷酮（pvp）作為表面活性劑，通過簡單有效的一步法使用乳液模板合成出三維中空結構的fe-soc-mof超結構（即膠體）。yu課題組介紹了一種新穎的一步合成膠體的化學方法，高產量的合成出甲醛樹脂（pfr）、ag@pfr和au@pfr。然而，簡便可控的合成膠體的方法仍然是巨大的挑戰，盡管膠體的合成已經取得了部分成就，但是核殼結構的膠體至今未曾被合成出來。

隨著化學化工、環境、生物材料及生物醫學等領域的發展，納米技術與其它學科的交叉性發展被重視起來。納米技術已經應用于藥物載體的研究，磁性納米顆粒與藥物形成復合物，被送入體內，通過外界磁場的導向作用能夠準確到達病灶從而治愈疾病。納米材料在醫學中的應用主要體現利用納米技術解決藥物的靶向性、納米材料裝上傳感器或特異性載體、應用納米材料的特殊力學性能、利用納米材料的表面效應等，本發明研究簡單可行的合成方法已經制備了磁性膠體核殼結構的α-fe2o3，因其磁性、無毒、來源廣泛和成本低廉等特點，探索拓展制備類似結構的磁性膠體核殼結構，將具有重要的科研意義和實用價值。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是提供了一種磁性膠體核殼結構γ-fe2o3及fe3o4的制備方法，先以甘氨酸作為結構導向劑，使用水、乙醇混合溶劑熱法制備出磁性膠體核殼結構α-fe2o3，然后分別在不同的氣氛中經過熱處理分別得到磁性膠體核殼結構γ-fe2o3及fe3o4。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，磁性膠體核殼結構γ-fe2o3及fe3o4的制備方法，其特征在于具體步驟為：

（1）磁性膠體核殼結構α-fe2o3的制備

將0.8mmol氯化鐵及0.3g結構導向劑甘氨酸溶于2ml去離子水與18ml乙醇的混合溶液中，在氮氣保護下持續攪拌5min，然后將混合物轉移至反應釜中于160℃加熱反應12h，反應結束自然冷卻至室溫后，離心收集沉淀，用乙醇多次洗滌，再于60℃干燥得到磁性膠體核殼結構α-fe2o3；

（2）磁性膠體核殼結構γ-fe2o3的制備

將磁性膠體核殼結構α-fe2o3在干燥氮氣氣氛中以20℃/min的升溫速率升溫至600℃保持5h，然后自然冷卻至室溫得到磁性膠體核殼結構γ-fe2o3；

（3）磁性膠體核殼結構fe3o4的制備

將磁性膠體核殼結構α-fe2o3在氫氣與氬氣的混合氣氛中以30℃/min的升溫速率升溫至500℃保持1h，然后自然冷卻至室溫得到磁性膠體核殼結構fe3o4。

本發明具有以下有益效果：本發明首次實現了兩種磁性膠體核殼結構γ-fe2o3和fe3o4的合成，先采用甘氨酸作為結構導向劑，水、乙醇混合溶劑熱法一步制備磁性膠體核殼結構α-fe2o3，再在特殊氣氛中相變反應制備兩種目標產物，方法簡便可行，合成磁性膠體核殼結構產物尺寸由磁性膠體核殼結構α-fe2o3前驅物控制，拓展了磁性膠體核殼結構α-fe2o3的實用產物。

附圖說明

圖1是本發明實施例2制得的磁性膠體核殼結構γ-fe2o3的xrd圖；

圖2是本發明實施例2制得的磁性膠體核殼結構γ-fe2o3的sem圖；

圖3是本發明實施例3制得的磁性膠體核殼結構fe3o4的xrd圖；

圖4是本發明實施例3制得的磁性膠體核殼結構fe3o4的sem圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，對本發明作進一步說明，但并不以任何形式限制本發明的內容。

實施例1

磁性膠體核殼結構α-fe2o3的制備

稱取0.8mmol氯化鐵（fecl3·6h2o，分析純，國藥集團化學試劑有限公司）及0.3g結構導向劑甘氨酸（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）溶于2ml去離子水與18ml乙醇的混合溶液中，在磁力攪拌器上持續攪拌5min，然后將混合物轉移至50ml聚四氟乙烯內膽的反應釜中，于160℃加熱反應12h，反應結束自然冷卻至室溫后，離心收集沉淀，用乙醇多次洗滌，再于60℃干燥得到磁性膠體核殼結構α-fe2o3。

實施例2

磁性膠體核殼結構γ-fe2o3的制備

稱取一定量的α-fe2o3置于氮氣氣氛（氮氣純度為99.999%）中，在升溫速率20℃/min下加熱至600℃并保溫5h，自然冷卻至室溫得到產物。所得產物的xrd譜圖如圖1，xrd圖譜分析顯示樣品與γ-fe2o3（jcpdsno.04-0755）的每一個衍射峰都完全對應，不存在其它雜峰，說明經過熱處理得到的產物為純相的γ-fe2o3。產物sem照片如圖2所示，可以看出控制反應溫度和煅燒時長，可以得到形貌保持完好的γ-fe2o3核殼結構。核殼結構仍然是小顆粒為基本單元組裝形成的膠體結構。

實施例3

磁性膠體核殼結構fe3o4的制備

稱取一定量的α-fe2o3置于氫氣與氬氣的混合氣氛（其中氫氣的體積百分含量為5%）中，在升溫速率30℃/min下加熱至500℃并保溫1h，自然冷卻至室溫得到產物。所得產物的xrd圖譜如圖3所示，與fe3o4標準圖譜（jcpdsno.11-0664）相比，所有的衍射峰能夠完好的對應，無其它衍射峰存在，表明所得產物為純相fe3o4。所得產物的sem照片如圖4所示，放大的sem照片（圖4b）說明核殼結構仍為小顆粒組裝形成的膠體結構。

以上實施例描述了本發明的基本原理、主要特征及優點，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明原理的范圍下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發明保護的范圍內。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種磁性膠體核殼結構γ?Fe2O3及Fe3O4的制備方法，屬于核殼結構納米材料的制備技術領域。本發明的技術方案要點為：先以甘氨酸作為結構導向劑，使用水、乙醇混合溶劑熱法制備出磁性膠體核殼結構α?Fe2O3作為前驅物，然后分別在不同的氣氛中經過熱處理得到磁性膠體核殼結構γ?Fe2O3和Fe3O4。本發明制備方法簡便可行，合成磁性膠體核殼結構產物尺寸由磁性膠體核殼結構α?Fe2O3前驅物控制，拓展了磁性膠體核殼結構α?Fe2O3的實用產物。

技術研發人員：郭志超;程素君;張麗偉;申建芳
受保護的技術使用者：新鄉學院
技術研發日：2017.04.17
技術公布日：2017.09.08