超顺磁单分散性Fe3O4磁纳米粒的制备及性能表征
作者：江雯， 温贤涛， 王伟， 吴尧， 顾忠伟， JIANG Wen， WEN Xian-Tao， WANG Wei， WU Yao， GU Zhong-Wei
作者单位：四川大学,国家生物医学材料工程技术研究中心,成都,610064
刊名：
无机材料学报
英文刊名：JOURNAL OF INORGANIC MATERIALS
年，卷(期)：2009,24(4)
被引用次数：4次
参考文献(21条)
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本文读者也读过(3条)
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引证文献(4条)
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纳米四氧化三铁的应用一、纳米四氧化三铁的简介 四氧化三铁是一种常用的磁性材料，又称氧化铁黑,呈黑色或灰蓝色。四氧化三铁是一种铁酸盐，即Fe2+Fe3+（Fe3+O4）（即FeFe（FeO4）前面2+和3+代表铁的价态）。在Fe3O4里，铁显两种价态，一个铁原子显+2价，两个铁原子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO〃Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。化学式：Fe3O4，分子量231.54，硬度很大，具有磁性，可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。逆尖晶石型、立方晶系，密度 5.18g/cm3。熔点1867.5K(1594.5℃)。它不溶于水，也不能与水反应。与酸反应，不溶于碱，也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 在外磁场下能够定向 移动，粒径在一定范围之 内具有超顺磁性，以及在 外加交变电磁场作用下能 产生热量等特性，其化学 性能稳定，因而用途相当 广泛。 纳米四氧化三铁置于介质中，采用胶溶化法和添加改性剂及分散剂的方法，通过
在颗粒表面形成吸附双电层结构阻止纳米粒子团聚，制备稳定分散的水基和有机基纳米磁性液体。制备的磁性液体2～12个月都能很好的分散着，磁性液体中颗粒平均粒径为16～35nm之间。 通过大量实验，确定了最佳的工艺配方和工艺路线，工艺简单安全，能耗低，并保持了磁性颗粒的粒径在纳米量级，并且经磁性能测试可得磁性颗粒具有超顺磁性，其技术指标达到并超过国内外磁性纳米四氧化三铁性能，为国内各种磁流体的应用提供了基础。 二、纳米四氧化三铁的配置方法 由于纳米四氧化三铁特殊的理化学性质 , 使其在实际应用中越来越广泛 , 而其制备方法和性质的研究也得到了深入的进展。磁性纳米微粒的制备方法主要有物理方法和化学方法。物理方法制备纳米微粒一般采用真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等。但是用物理方法制备的样品一产品纯度低、颗粒分布不均匀 , 易被氧化 , 且很难制备出10nm 以下的纳米微粒 , 所以在工业生产和试验中很少被采纳。 化学方法主要有共沉淀法、溶胶 - 凝胶法、微乳液法、水解法、水热法等。采用化学方法获得的纳米微粒的粒子一般质量较好 , 颗粒度较小 , 操作方法也较为容易 , 生产成本也较低 , 是目前研究、生产中主要采用的方法。
软磁性四氧化三铁纳米粒子的共沉淀法合成及磁性 一、实验目的 1.掌握共沉淀法合成无机功能材料的原理和方法。 2.掌握XRD、SEM进行无机材料的晶相，形态分析方法。 3.理解并测试磁性材料的基本性能参数。 二、实验原理 近年来，纳米Fe3O4颗粒的制备及性能研究受到广泛关注。Fe3O4纳米颗粒在磁记录、微波吸波、废水净化，特别是核磁共振成像、药物运输和热磁疗等生物学领域有着巨大的应用价值。纳米材料的粒径是影响其物理化学性质的重要因素，不同的应用领域对Fe3O4纳米颗粒的粒径有着不同的要求。因此制备尺寸和性能可调的纳米Fe3O4颗粒有着十分重要的意义。制备Fe3O4纳米颗粒的方法有很多：如沉淀法、水热和溶剂热法、微乳液法、溶胶-凝胶法等，但制备粒径可调的Fe3O4纳米颗粒的方法却并不多。其中一些方法涉及的反应条件苛刻而且工序复杂，给工业生产带来了极大的不便，寻求一种简便有效的方法来实现粒径调控的纳米Fe3O4颗粒的制备显得尤为重要。 沉淀法实在原料溶液中加入适当的沉淀剂，使得原料溶液中的阳离子形成各种形式的沉淀物的方法。沉淀颗粒的大小和形状可由反应条件来控制，然后再经过滤、洗涤、干燥，有时还需经过加热分解等工艺过程二得到陶瓷粉体。沉淀法又可分为直接沉淀法、共沉淀法和均匀沉淀法。 直接沉淀法是使溶液中的某一种金属阳离子发生化学反应二形成沉淀物，其优点是可以制备高纯度的氧化物粉体。 化学共沉淀法一般是把化学原料以溶液状态混合。并向溶液加入适当的沉淀剂，使溶液中已经混合均匀的各个组分按化学计量比共同沉淀出来，或者在溶液中先反应沉淀出一种中间产物，再把它煅烧分解。由于反应在液相中可以均匀进行，从而获得在微观线度中按化学计量比混合的产物。共沉淀法是制备含有两种或两种以上金属元素的复合氧化物粉体的重要方法。 Fe3O4纳米粒子付费共沉淀制备反应如下： Fe2++2Fe3++8OH—→Fe3O4+4H2O 在室温或者更高温度惰性氛围下，通过共沉淀Fe2+/Fe3+盐溶液合成Fe3O4，此法简便易得。磁性纳米粒子的粒径、形状及组成取决于所用盐的种类（如氯酸盐、硫酸盐、硝酸盐）、Fe2+/Fe3+的比率、反应温度、pH值以及介质的离子强度。 共沉淀法最大的困难是如何阻止粒子的团聚现象。近年来，通过使用有机添加剂作为固定剂或还原介质，在制备不同尺寸单分散磁性纳米粒子的方法上有了重大的改进。 三、实验设备及材料 实验设备：容量瓶，烧杯，分析天平，水浴锅，搅拌器，鼓风干燥箱，电动搅拌机，酸度计（ph试纸）
精心整理纳米四氧化三铁的应用 一、纳米四氧化三铁的简介 ）前面 显+2与大， 胶溶化法和添加改性剂及分散剂的方 法，通过在颗粒表面形成吸附双电层结 构阻止纳米粒子团聚，制备稳定分散的 水基和有机基纳米磁性液体。制备的磁
性液体2～12个月都能很好的分散着，磁性液体中颗粒平均粒径为16～35nm之间。 通过大量实验，确定了最佳的工艺配方和工艺路线，工艺简单安全，能耗低，并保持了磁性颗粒的粒径在纳米量级，并且经磁性能测试可得磁性颗粒具有超顺磁性，其技术指标达到并超过国内外磁性纳米四氧化三铁性能，为国内各种磁流体的应用提供了基础。 二、 泛, ,所 ,操 磁性 目前,制备磁性Fe3O4纳米颗粒方法的机理已研究得很透彻,归结起来一般分为两种。一是采用二价和三价铁盐,通过一定条件下的反应得到磁性Fe3O4纳米颗粒;另一种则是用三价铁盐,在一定条件下转变为三价的氢氧化物,最后通过烘干、煅烧等手段得到磁性Fe3O4纳米颗 粒。
（一）共沉淀法 沉淀法是在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中,加入适当的沉淀剂,使金属离子均匀沉淀或结晶出来,再将沉淀物脱水或热分解而制得纳米微粉。 （二）溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶方法(Sol-Gel)是日本科学家Sugimoto等于上世纪90年代发展 ,油(OΠ , 对实验设备和制备条件方面的要求相对高一些,因而大多数也只停留在研究阶段。 三、纳米四氧化三铁的应用 当粒子的尺寸降至纳米量级时,由于纳米粒子的小尺寸效应、表面效
应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等的影响,使其具有不同于常规体相材料的特殊的磁性质。这也使其在工业、生物医药等领域有着特殊的应用。（一）生物医药 磁性高分子微球（也称免疫磁性微球）是一种由磁性纳米颗粒和高分子骨架材料制备而成的生物医用材料，其中的高分子材料包括聚苯乙烯、硅烷、聚乙烯、聚丙烯酸、淀粉、葡聚糖、明胶、白蛋白、乙基纤维素等，骨架 .用 能长期稳定的存在，不产生沉淀与分离。目前，磁性流体已经广泛应用于选矿技术、精密研磨、磁性液体阻尼装置、磁性液体密封、磁性液体轴承、磁性液体印刷、磁性液体润滑、磁性液体燃料、磁性液体染料、磁性液体速度传感器和加速度传感器、磁性液体变频器、磁性液体陀螺仪、水下低
纳米材料粒度分析 一、实验原理 纳米颗粒材料（粒径<100nm ）是纳米材料中最重要的一种，可广泛用于纳米复合材料制备中的填料、光催化颗粒、电池电极材料、功能性分散液等。粒径(或粒度)是纳米颗粒材料的一个非常重要的指标。测试颗粒粒径的方法有许多种，其中，电子显微镜法和激光光散射法均可用纳米材料粒度的测试，电子显微镜法表征纳米材料比较直观，可观察到纳米颗粒的形态，但需要通过统计计数（一般需统计1000个以上颗粒的粒径）方法来得到颗粒粒径，比较烦琐费时，尤其是在纳米颗粒的粒径分布较宽时，统计得到的粒径及粒径分布误差将增大。激光光散射法得到的纳米颗粒粒径具有较好的统计意义，制样简单，测试速度快，但激光光散射法无法观察到颗粒形态，在测试非球形颗粒时测试误差也较大。因此，上述两种纳米材料的测试方法各有优缺点。本实验选用激光光散射法测试纳米材料的粒径及粒径分布。所用仪器为Beckman-coulter N4 Plus 型激光粒度分析仪。 图1为N4 Plus 型激光粒度分析仪的测量单元组成图，主要由HeNe 激光光源、聚焦透镜、样品池、步进马达、光电倍增管(PMT)、脉冲放大器和鉴别器(PAD)、数字自相关器、6802微处理器和计算机组成。 图1 N4 Plus 型激光粒度测试仪的测量单元组成图 N4 Plus 型激光粒度分析仪的测量原理主要基于颗粒的布朗(Brownian)运动和光子相关光谱(Photon Correlation Spectroscopy, PCS)现象。在溶液中，粒子由热导致与溶剂分子发生随机碰撞所产生的运动称为布朗运动，由于布朗运动，粒子在溶液中可发生扩散移动。在恒定温度及某一浓度下，粒子的平移扩散系数与颗粒的粒径成反比，即符合Stokes-Einstein 方程： d 3T k D B πη= （1） 式中k B 为玻尔兹曼常数(1.38×10-16 erg/?K)，T 为温度(?K)，η为分散介质(或稀释剂)粘度(poise)，
磁性纳米材料的应用 磁性纳米颗粒是一类智能型的纳米材料，既具有纳米材料所特有的性质如表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应、偶连容量高，又具有良好的磁导向性、超顺磁性类酶催化特性和生物相容性等特殊性质，可以在恒定磁场下聚集和定位、在交变磁场下吸收电磁波产热。基于这些特性，磁性纳米颗粒广泛应用于分离和检测等方面。 （一）生物分离 生物分离是指利用功能化磁性纳米颗粒的表面配体与受体之间的特异性相互作用（如抗原-抗体和亲和素 -生物素等）来实现对靶向性生物目标的快速分离。 传统的分离技术主要包括沉淀、离心等过程，这些纯化方法的步骤繁杂、费时长、收率低，接触有毒试剂，很难实现自动化操作。磁分离技术基于磁性纳米材料的超顺磁性，在外加磁场下纳米颗粒被磁化，一旦去掉磁场，它们将立即重新分散于溶液中。因此，可以通过外界磁场来控制磁性纳米材料的磁性能，从而达到分离的目的，如细胞分离、蛋白质分离、核酸分离、酶分离等，具有快速、简便的特点，能够高效、可靠地捕获特定的蛋白质或其它生物大分子。此外，由于磁性纳米材料兼有纳米、磁学和类酶催化活性等特性，不仅能实现被检测物的分离与富集，而且能够使检测信号放大，具有重要的应用前景。 通常磁分离技术主要包括以下两个步骤：（ 1）将要研究的生物实体标记于磁性颗粒上；（2）利用磁性液体分离设备将被标记的生物实体分离出来。 ①细胞分离：细胞分离技术的目的是快速获得所需的目标细胞。传统的细胞分离技术主要是根据细胞的大小、形态以及密度差异进行分离，如采用微滤、超滤和超滤离心等方法。这些方法虽然操作简单，但是特异性差，而且纯度不高，制备量偏小，影响细胞活性。但是利用磁性纳米材料可以避免一定的局限性，如在磁性纳米材料表面接上具有生物活性的吸附剂或配体（如抗体、荧光物质和外源凝结素等），利用它们与目标细胞特异性结合，在外加磁场的作用下将细胞分离、分类以及对数量和种类的研究。 磁性纳米材料作为不溶性载体，在其表面上接有生物活性的吸附剂或其它配体等活性物，利用它们与目标细胞的特性结合，在外加磁场作用下将细胞分离。 温惠云等的地衣芽孢杆菌实验结果表明，磁性材料 Fe3O4 的引入对地衣芽孢杆菌的生长没有影响；Kuhara等制备了人单克隆抗体anti-hPCLP1,利用 anti-hPCLP1 修饰的磁纳米颗粒从人脐带血中成功分离了成血管细胞，PCLP1 阳性细胞分离纯度达到了 95%。 ②蛋白质分离：利用传统的生物学技术（如溶剂萃取技术）来分离蛋白质程序非常复杂，而磁分离技术是分离蛋白分子便捷而快速的方法。 基于在磁性粒子表面上修饰离子交换基团或亲和配基等可与目标蛋白质产生特异性吸附作用的功能基团 , 使经过表面修饰的磁性粒子在外加磁场的作用下从生物样品中快速选择性地分离目标蛋白质。 王军等采用络合剂乙二胺四乙酸二钠和硅烷偶联剂KH-550寸磁性Fe3O4粒 子进行表面修饰改性 , 并用其对天然胶乳中的蛋白质进行吸附分离。结果表明 , 乙二胺四乙酸通过化学键合牢固地结合在磁性粒子表面 , 并通过羰基与蛋白质反应, 达到降低胶乳氮含量的目的。 ③核酸分离 经典的DNA/RN分离方法有柱分离法和一些包括沉积、离心步骤的方法，这些方法的缺点是耗时多，难以自动化，不能用于分析小体积样品，分离不完全。
基本定义 超顺磁性（superparamagnetism）：如果磁性材料是一单畴颗粒的集合体，对于每一个颗粒而言，由于磁性原子或离子之间的交换作用很强，磁矩之间将平行取向，而且磁矩取向在由磁晶各向异性所决定的易磁化方向上，但是颗粒与颗粒之间由于易磁化方向不同，磁矩的取向也就不同。现在，如果进一步减小颗粒的尺寸即体积，因为总的磁晶各向异性能正比于K1V，热扰动能正比于kT（K1是磁晶各向异性常数，V是颗粒体积，k是玻尔兹曼常数，T是样品的绝对温度），颗粒体积减小到某一数值时，热扰动能将与总的磁晶各向异性能相当，这样，颗粒内的磁矩方向就可能随着时间的推移，整体保持平行地在一个易磁化方向和另一个易磁化方向之间反复变化。从单畴颗粒集合体看，不同颗粒的磁矩取向每时每刻都在变换方向，这种磁性的特点和正常顺磁性的情况很相似，但是也不尽相同。因为在正常顺磁体中，每个原子或离子的磁矩只有几个玻尔磁子，但是对于直径5nm的特定球形颗粒集合体而言，每个颗粒可能包含了5000个以上的原子，颗粒的总磁矩有可能大于10000个玻尔磁子。所以把单畴颗粒集合体的这种磁性称为超顺磁性[1]。 编辑本段特点 介绍 超顺磁性行为有两个最重要的特点：一是如果以磁化强度M为纵坐标，以H/T为横坐标作图（H是所施加的磁场强度，T是绝对温度），则在单畴颗粒集合体出现超顺磁性的温度范围内，分别在不同的温度下测量其磁化曲线，这些磁化曲线必定是重合在一起的。二是不会出现磁滞，即集合体的剩磁和矫顽力都为零。 重要性 对于磁性颗粒集合体来说，有两个物理量非常重要：一是出现超顺磁性的临界尺寸（直径）Dp。如果颗粒系统的温度保持恒定，则只有当颗粒尺寸D≤Dp才有可能呈现超顺磁性。该直径小于单畴颗粒的临界直径。二是截止温度TB，对于足够小的磁性颗粒，存在一特征温度TB，当温度T＜TB时，颗粒呈现强磁性（铁磁性或亚铁磁性）；T≥TB时，颗粒呈现超顺磁性。 超顺磁的必要条件有两个：一个是测MT曲线的零场冷（ZFC）和场冷（FC）曲线，两曲线会分叉，在ZFC曲线有一个峰值，对应超顺磁的冻结温度，并且该峰值会随着测量的频率变化而发生移动。这是个金标准；另一个是测量ＭＨ进行测量的话，没有磁滞和娇顽力，
关于磁性纳米材料的研究应用 文献综述 姓名：于辉 学号：2013155048 学院：理学院 专业：材料化学 年级：2013级
关于磁性纳米材料的研究应用 【前言】 磁性纳米材料的应用可谓涉及在机械，电子，光学，磁学，化学和生物学领域的应用前景，纳米科学技术的诞生将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题。 下一世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性设计出顺应世纪的各种新型的材料和器件，通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品[1]。磁性纳米材料将成为纳米材料科学领域一个大放异彩的明星，在新材料，能源，信息，生物医学等各个领域发挥举足轻重的作用。 磁性纳米材料由于其独特的磁学性能、小尺寸效应，在化学设计与合成、表面功能化方法,及其在核磁共振成像、磁控治疗、磁热疗和生物分离等领域都有应用[2]。
【磁性纳米材料的发展历程和现状】 （一）关于磁性纳米材料 纳米材料又称纳米结构材料,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料(1-100nm),或由它们作为基本单元构成的材料,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系,因此,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性，而纳米磁性材料和纳米磁性又分别是纳米科学技术和纳米物性的一个组成部分。 （二）关于颗粒磁性的研究 颗粒的磁性，根据磁畴理论与实验表明:当磁性微粒处于单畴尺寸时,矫顽力将呈现极大值[3]。铁磁材料,在应用上,可以作为高矫顽力的永磁材料和磁记录材料。由于颗粒磁性与其尺寸有关,若尺寸进一步减小,颗粒将在一定的温度范围内将呈现出超顺磁性。利用微粒的超顺磁性,提出了磁宏观量子隧道效应的概念,并研制成了磁性液体。非晶态磁性材料的诞生为磁性材料增添了新的一页,也为纳米微晶磁性材料(纳米微晶软磁材料、纳米复合永磁材料)的问世铺平了道路。（三）磁性纳米材料的特点和制备方法[4] 磁性纳米材料有量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应的特点。 制备方法： <1>磁流体的制备方法 物理法：研磨法、热分解法、超声波法。 化学法：化学沉淀法、水热法。 <2>磁性微粒的制备方法 分散法、单体聚合法。 <3>纳米磁性微晶的制备方法 非晶化法、深度塑性变形法。 <4>纳米磁性结构复合材料的制备方法 溶胶-凝胶法、化学共沉淀法、磁控溅射法和激光脉冲沉积法。 （四）磁性纳米材料的应用范围[4] 磁记录方面的应用、纳米永磁材料方面的应用、纳米软磁材料方面的应用、纳米吸波材料领域的应用、生物医学领域的应用、金属有机高分子磁性材料方面的应用。
中国组织工程研究与临床康复 第13卷 第51期 2009–12–17出版 Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research December 17, 2009 Vol.13, No.51 ISSN 1673-8225 CN 21-1539/R CODEN: ZLKHAH 101331 Yangzhou University Medical College, Yangzhou 225001, Jiangsu Province, China; 2 Department of Hematology, Northern Jiangsu People's Hospital, Yangzhou 225001, Jiangsu Province, China Li Hui ★, Studying for master’s degree, Yangzhou University Medical College, Yangzhou 225001, Jiangsu Province, China lh99beautiful@ https://www.doczj.com/doc/0a13503075.html, Correspondence to: Wang Da-xin, Doctor, Professor, Chief physician, Yangzhou University Medical College, Yangzhou 225001, Jiangsu Province, China daxinw2002@ https://www.doczj.com/doc/0a13503075.html, Received: 2009-10-11 Accepted: 2009-11-21 超顺磁性纳米颗粒治疗肿瘤的应用进展★ 李 慧1，王大新1，顾 健2 Application of superparamagnetic nanoparticles for cancer treatment Li Hui 1, Wang Da-xin 1, Gu Jian 2 Abstract BACKGROUND: In recent years, nanoparticles has been rapidly developing in tumor hyperthermia, genophore research, and targeted drug therapy, particularly nanoparticle containing drug delivery systems will become another breach in tumor therapy. OBJECTIVE: To summarize the application and mechanism of superparamagnetic nanoparticles for cancer treatment in the medical field. METHODS: A computer-based online search was conducted in Medline for English language publications containing the key words of “superparamagnetic, nanoparticles, targeting” from January 2000 to October 2009. Relevant articles were also searched from CNKI with the same key words in Chinese from January 2005 to October 2009. RESULTS AND CONCLUSION: A total of 123 articles about targeting role of magnetic nanoparticles were included, and there were 24 in Chinese and 108 in English. Articles published earlier, duplicated, and similarly were excluded, and 30 references were finally included. Superparamagnetic nanoparticles characterized by targeting role under external magnetic field, and crystal of ferroso-ferric oxide did not has toxicity to cells. As a gene carrier and drug carrier, superparamagnetic nanoparticles were widely used in medical research and they also provided novel evidences for cancer treatment. By an external magnetic field, how to avoid a comprehensive system of phagocytic endothelial phagocytosis and prevent the course of treatment such as drug-induced thrombus is still inadequate. Li H, Wang DX, Gu J.Application of superparamagnetic nanoparticles for cancer treatment. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu. 2009;13(51):10133-10136. [https://www.doczj.com/doc/0a13503075.html, https://www.doczj.com/doc/0a13503075.html,] 摘要 背景：近年来纳米颗粒在肿瘤热疗、基因载体研究、靶向药物治疗等方面得到迅速发展，特别是纳米颗粒载药系统已成为肿瘤治疗的又一突破口。 目的：对超顺磁性纳米颗粒在医学领域特别是肿瘤治疗方面的应用及其机制进行概述。 方法：应用计算机检索Medline 数据库(2000-01/2009-10)，以“Superparamagnetic ，Nanoparticles ，Targeting ”为检索词；应用计算机检索中国期刊网(CNKI)(2005-01/2009-10)，万方数据库(2005-01/2009-10)，以“磁性、纳米颗粒、靶向”为检索词。 结果与结论：共收集123篇关于磁性纳米颗粒靶向作用的文献，中文24篇，英文108篇。排除发表时间较早、重复及类似研究，纳入30篇符合标准的文献。超顺磁性纳米颗粒是指具有磁响应性的纳米级粒子，其直径一般小于30 nm ，当磁性纳米粒子的粒径小于其超顺磁性临界尺寸时，粒子进入超磁性状态。超顺磁性纳米颗粒除了通过血液循环进入炎症肿瘤相关部位外，还可被广泛存在于肝脏、脾脏、淋巴结的网状细胞-内皮吞噬系统(reticulo -eneothelial system ，RES)的细胞所识别。研究发现经过表面修饰的载药纳米颗粒，可跨血脑屏障转运，其机制可能与血脑屏障的连接结构——毛细血管，其内皮细胞通过低密度脂蛋白介导的胞吞作用有关。目前合成生物相容性磁性纳米颗粒的方法有很多，但最常用的合成生物相容Fe 3O 4磁性纳米颗粒的方法为共沉淀法。超顺磁性纳米颗粒在外加磁场的作用下可具有靶向性，且四氧化三铁的晶体对细胞无毒，其作为基因载体及药物载体被广泛应用于医学研究，为肿瘤的治疗开辟了新的途径。但对于外置磁场，如何全面的避开内皮吞噬系统的吞噬，防止治疗过程中药物性血栓的生成等尚存在不足。 关键词：超顺磁性；四氧化三铁；纳米颗粒；靶向；生物材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2009.51.028 李慧，王大新，顾健.超顺磁性纳米颗粒治疗肿瘤的应用进展[J].中国组织工程研究与临床康复，2009，13(51):10133-10136. [https://www.doczj.com/doc/0a13503075.html, https://www.doczj.com/doc/0a13503075.html,] 综 述
四氧化三铁纳米的制备应用及表征 摘要：总结了磁性纳米Fe3O4粒子的制备方法，有共沉淀法、超声波沉淀法、水热法、微乳液法、水解法、溶胶- 凝胶法，多元醇法等，并讨论了磁性纳米Fe3O4粒子在磁性液体、生物医学、微波吸附材料磁记录材料、催化剂载体等领域的应用。简述了Fe3O4得表征手段，最后对纳米Fe3O4的研究前景进行了展望。 关键词：四氧化三铁；磁性纳米颗粒；制备；应用；表征 The Preparation and Application of Fe3O4 Magnetic Nano- particles 【Abstract】The chemical preparation methods were summarized including co-precipitation,sol-gel method, microemulsion , hydro-thermal method etc. Based on the recent progress , relative meritsof those methods were analyzed. The application of Fe3O4nano-particles in magnetic fluid , magnetic recording materials , catalytical and microwave materials and medicine were introduced. 【Key Words】Fe3O4; magnetic nanoparticle; preparation; progress Fe3O4磁性纳米颗粒由于具有与生物组织的相容性、与尺寸和形貌有关的电学和磁学性能，且具有好的亲水性、生物兼容性、无毒和高的化学稳定性，所以成为生物磁应用方面的理想材料使其在电子与生物敏感材料，尤其是生物医学领域被人们广泛关注【1】。应用于生物技术的纳米颗粒需要优良的物理、化学以及磁学特性【2】：（1）具有高磁化率，使材料的磁性较强，一般为铁磁性纳米颗粒；（2）颗粒尺寸为6~15 nm（当颗粒直径小于15 nm 时，就变为单磁畴磁体而具有超顺磁性并且饱和磁化强度很高），比表面积高；（3）具备超顺磁性等。另一方面，磁性纳米颗粒表面需要被特种有机物质修饰，才能具有独特的生物医学功能。磁性纳米微粒的制备方法主要有物理方法和化学方法【3-4】。物理方法制备纳米微粒一般采用真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等。但是用物理方法制备的样品一般产品纯度低、颗粒分布不均匀，易被氧化，且很难制备出10nm以下的纳米微粒，所以在工业生产和试验中很少被采纳。化学方法主要有共沉淀法、超声波沉淀法、水热法、微乳液法、水解法、溶胶- 凝胶法，多元醇法等。采用化学方法获得的纳米微粒的粒子一般质量较好，颗粒度较小，操作方法也较为容易, 生产成本也较低, 是目前研究生产中主要采用的方法【5-8】。 1、制备方法 1.1共沉淀法 共沉淀法是在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中, 加入适当的沉淀剂, 使金属离子均匀沉淀或结晶出来, 再将沉淀物脱水或热分解而制得纳米微粉. 共沉淀法是目前最普遍使用的方法, 其反应原理是: Fe2++ Fe3++ 8OH＝＝Fe3O4+ 4H2O 付云芝【9】等采用共沉淀法制备出立方晶系的单分散、小粒径Fe3O4 颗粒。通过控制制备最佳条件为:铁盐溶液浓度为0. 5mol /L，沉淀剂溶液浓度为0. 2mo l/L，Fe2+：Fe3 +：OH- = 1. 00 ：1. 00 ：6. 00, 反应温度为30℃，搅拌速度为1000 r /m in. T. Fried【10】等在80℃氩气保护下将氨水缓慢滴加到FeCl2与FeCl3的混合溶液中得到纳米Fe3O4颗粒, 并使用油酸对其进行包覆，得到了平均粒径为2 nm 的Fe3O4颗粒膜。Yong- kang sun【11】等人采用部分限制共沉淀法，只是向酸化了的磁性纳米悬浮液中通入空气进行氧化的情况下制备了平均粒径为7 ~ 13 nm 的纳米Fe3O4。陈亭汝【12】等在搅拌速度较快的情况下，n ( Fe3+ ) /n( Fe2+ )为1. 8 ：1，熟化温度70℃，熟化时间30min，以氨水作沉淀剂最佳pH值是9左右，可制得
磁性纳米材料的研究进展 Progress of magnetic nanoparticles 李恒谦﹡贾雪珂李艳周康佳 （合肥工业大学，安徽宣城） （Hefei University of Technology, Xuancheng, Anhui, China) 摘要：纳米技术是近年来发展起来的一个覆盖面极广、多学科交叉的科学领域。而磁性纳米材料因其优异的磁学性能，也逐渐发挥出越来越大的作用。随着科学工作者在制备、应用领域的拓展逐渐深入，也使得纳米材料的外形、尺寸的控制日趋完善。因此，磁性纳米材料在机械、电子、化学和生物学等领域有着广泛的应用前景。文章综述磁性纳米材料的制备方法、性能及其近年来在不同领域的应用状况。 关键词：磁性；纳米；制备；性能；应用 Abstract: Nanotechnology is developed in recent years as a kind of science with wide coverage and multidisciplinary. Magnetic nanoparticles also play an increasing role due to its excellent magnetic properties．As scientists research take them deeper along the aspects of synthesis and application．the control of shape and dimensions of magnetic nanoparticles has become more mature．Therefore, magnetic nanoparticles have wide application propects in machinery, electronics, chemistry, biology, etc. In this paper，the synthesis method is discussed, the character is mentioned and the application of magnetic nanoparticles is summarized． Keywords：magnetic；nanoparticles；synthesis；character; application 1.引言 磁性纳米材料的特性不同于常规的磁性材料，其原因是关联于与磁相关的特征物理长度恰好处于纳米量级，例如：磁单畴尺寸，超顺磁性临界尺寸，交换作用长度，以及电子平均自由路程等大致处于1-100nm量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时，就会呈现反常的磁学性质。 纳米表征技术是高新材料基础理论研究与实际应用交叉融合的技术。对我国高新材料产业的发展有着重要的推动作用，其在全国更广泛的推广应用，能加速我国高新材料研究的进程，为我国高新技术产业的发展作出更大的贡献。在纳米表征技术下，磁性纳米材料的应用日显勃勃生机。例如磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防，国民经济的方方面面紧密相关，磁记录材料至今仍是信息工业的主体。 磁性纳米材料的应用可谓涉及到各个领域。在机械，电子，光学，磁学，化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生将对人类社会产生深远的影响。并有可能从根本上解决人类面临的许多问题。特别是能源，人类健康和环境保护等重大问题。下一世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性设计出顺应世纪的各种新型的材料和器件，通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品。已出现可喜的苗头，具备了形成下一世纪经济新增长点的基础。磁性纳米材料将成为纳米材料科学领域一个大放异彩的明星，在新材料，能源，信息，生物医学等各个领域发挥举足轻重的作用。 2.制备 在人们所熟知的大量磁性材料中，由于不能同时满足高饱和磁化强度和稳定性高的要求，饱和磁化强度高但稳定性低的材料应用在一定程度上受到了限制。目前可选作磁性微粒的仅有少数几种，主要为金属氧化物，如三氧化二铁（Fe2O3）、MFe2O4(M为Co，Mn，Ni)、四氧化三铁（Fe3O4），二元和三元合金，如金属铁、钴、镍及其铁钴合金、镍铁合金，以及钕
纳米四氧化三铁制备及其性质研究 摘要：四氧化三铁是一种具有反尖晶石结构的铁氧体，由于其具有独特的物理、化学性质， 已经引起众多专家学者的关注。纳米四氧化三铁具有超顺磁性、小尺寸效应、量子隧道效应等使其能够区别于一般的四氧化三铁。目前在国内外，磁性纳米四氧化三铁已经在催化剂、造影成像、靶向给药、药物载体、DNA检测等应用领域表现出良好的应用前景。尤其随着纳米技术与高分子工程的快速发展，磁性纳米四氧化三铁在细胞分离、蛋白质分离、生物传感器、重金属吸附等领域越来越受到研究者的重视。同时，合成粒径小、分布窄且具有优良磁性、表面性能稳定、具有生物相容性安全的磁性纳米四氧化三铁也是各专家、学者研究的热点之一。 关键词：纳米四氧化三铁；磁性；合成 近年来，有关磁性纳米粒子的制备方法与性质备受关注。然而，由于磁性纳米粒子之间的作用力，如范德华力以及磁力作用，纳米四氧化三铁粒子极易发生团聚，使得比表面积降低，同时减弱了反应活性。通过添加高分子聚合物或表面活性剂对粒子表面进行改性，可以获得稳定分散的磁性纳米粒子，从而有效克服上述缺点。 1.实验部分 1.1 实验原理 化学共沉淀法是指在包含两种或两种以上金属阳离子的可溶性溶液中，加入适当沉淀剂，将金属离子均匀沉淀或结晶出来。具体反应方程式：Fe2+ +2Fe3+ +8OH-==Fe3O4 +4H2O.通常是把FeⅡ和FeⅢ的硫酸盐或氯化物溶液一物质的量比2比3的比例混合后，用过量的氨水或氢氧化钠在一定温度和pH下，高速搅拌进行沉淀反应，然后将沉淀过滤、洗涤、烘干，制得纳米四氧化三铁。 1.2仪器与试剂 三颈瓶，pH计，高速离心机，恒温水浴箱，真空干燥箱，紫外可见分光光度计，X射线衍射仪等 四水合氯化亚铁，六水合氯化铁，乙醇，十二烷基苯磺酸钠，油酸，氢氧化钠，盐酸等。1.3实验步骤 室温下，将四水合氯化亚铁和六水合氯化铁按物质的量比为1比2的比例混合放入三颈瓶中，加入200mL去离子水，然后加入一定量表面活性剂和油酸。高速搅拌下，向溶液中缓慢滴加0.1mol/L氢氧化钠溶液，至pH>11,继续搅拌1h使反应完全。反应结束后用磁铁进行固液分离，再用去离子水反复冲洗至中性，以除去多余电解质。在60℃下真空干燥24h. 1.5样品检验 相关资料
311 润滑油中加入纳米添加剂可以改善润滑油在摩擦副中的摩擦学性能，主要是在摩擦副之间形成摩擦膜来改善润滑油的抗磨减摩性能，进而减少机械部件等的磨损[1]。由于纳米材料的本身较大的表面能和比表面积，所以粒子相互之间极易形成团聚，那么在润滑油中不能够很好的分散，成为了纳米材料在润滑油中使用的阻碍，从而影响其摩擦效果[2]。为了克服纳米材料的分散稳定性的问题，研究者们利用对纳米材料的表面进行改性的方法。 纳米材料的表面改性的方法可分为表面物理和化学修饰两种：一是添加分散剂，利用分散剂的作用让纳米材料均匀稳定地分散在润滑油中，但分散剂或许会使纳米材料的在润滑油中的摩擦学性能有一定的影响；二是将纳米材料进行表面改性，让它在润滑油中的分散稳定性能够一定提升。纳米材料的表面改性主要通过与无机纳米材料复合或者利用有机物的接枝对其改性等方式提高了纳米材料的分散稳定性[3]。 本文探讨了纳米材料在润滑油中分散方法的研究进展，并对纳米润滑添加剂未来的发展趋势作出了展望。 1?纳米润滑添加剂物理改性 表面物理改性其实是改性剂与纳米材料的表面之间不会发生化学反应，改性剂通过氢键、范德华力等作用力吸附在纳米材料的表面，即不会有共价键或者离子键的结合。方法主要包括有：吸附包覆改性法、表面活性剂法和表面沉积改性法[4]。 1.1?吸附包覆法 吸附包覆法是较早的改性方法，主要是通过将有机高分子、无机物或者生物大分子等在纳米材料表面发生包覆现象来达到改性的过程。就到现在为止所采用的包覆方法主要有：（1）在溶液中让改性剂沉积在或者吸附在纳米材料的表面，去除溶液后形成一种包覆膜；（2）主要针对高分子材料，单体通过吸附在纳米材料的表面上，然后再聚合形成高分子，最后形成包覆膜。纳米材料被包覆以后也就是我们通常称为的“核壳”结构，并将具有新的特性和功能，尤其是对提升纳米材料的分散性有很好的效果。 1.2?表面活性剂法 该方法是利用相关的表面活性剂来处理纳米材料，使其吸附在纳米材料的表面，因为表面活性剂的存在会使纳米材料的粒子之间存在排斥力，从而可以阻止粒子之间的团聚，使纳米材料可以分散到溶液中。上海海事大学顾彩香等人[5]选择吐温20等作为表面 活性剂使CeO 2和CaCO 3纳米材料在混合溶液中的分散性和稳定性得到了明显的改善。 1.3?表面沉积改性法 该方法为利用沉淀的反应将其生成物经过沉积到纳米材料的表面，形成一层甚至多层的无化学结合的异质包覆层，进而改变纳米材料的某些特性。例如在纳米二氧化钛(TiO 2)表面形成一层氧化铝(Al 2O 3)的包覆层，可以增多纳米TiO 2的表面的正电荷，提高纳米TiO 2的亲油性，进而可以更好的分散在润滑油中提升它的摩擦学性能。Won?等人[6]研究了在大气压下沉积在块状Cu基底上的几层石墨烯涂层的耐久性和退化机理，在干滑动条件下，在几mN的正常载荷下对抗表面。 2?纳米润滑添加剂表面化学改性法 化学改性的方法是通过改性剂与纳米材料之间的发生化学反应，在纳米材料的表面在一定条件下引入改性剂，从而提升纳米材料的某些特性来达到改性的目的[7]。 2.1?纳米润滑添加剂表面接枝有机小分子 有机小分子利用纳米材料的表面的含氧官能团（主要为羟基）与有机小分子的化合物发生化学的反应，使纳米材料的表面接枝上有机的小分子。有机小分子大多为广泛用的偶联剂，这些有机小分子结构简单明确、反应活性较高，接枝在纳米材料表面的工艺很简单，能够很好的提升在润滑油中的分散稳定性。王滨等人[8]研究了通过液相还原法制备出了油酸改性的铜纳米粒子，所合成的改性的纳米粒子在润滑油中可以较好的分散。 2.2?纳米润滑添加剂表面接枝高分子材料 纳米材料表面接枝高分子是通过化学反应将高分子化合物在一定条件下接枝到纳米材料的表面。接枝后的材料可以最大的发挥纳米材料和有机高分子两者的特性，起到1+1＞2的效果。在润滑油或者其他有机溶剂中的分散性也可以得到很好的改善。 蒋正权等[9]采用油胺（OM）和马来酸酐十二烷基酯（MADE）作为表面改性剂以制备OM/MADE接枝在二硫化钨（WS 2）纳米颗粒上。结果表明，OM接枝WS 2纳米粒子对DIOS基础油的摩擦学性能几乎没有影响。OM/MADE接枝的WS 2纳米颗粒以2.0?wt?%?的浓度添加在相同的基础原料中，然而，表现出良好的分散性并导致摩擦学性能大大提高。原因在于，在含有极性基团和含OM配位基团的MADE进行表面封端后，添加在基础油中的OM/MADE接枝WS 2颗粒很好地吸附在钢-钢触点的滑动表面上，从而得到化学吸附膜具有低 纳米润滑添加剂分散性研究进展 黄威1?赵萍萍1?黄港滨2?晏金灿2?王广健1 1.?淮北师范大学?安徽?淮北?235000 2.?中山大学惠州研究院?广东?惠州?516000 摘要：纳米材料作为润滑添加剂可改善润滑油的摩擦学性能，但是纳米材料在润滑油中的分散性极差，导致应用受限。本文综述了改善纳米润滑添加剂分散性的方法。 关键词：纳米润滑添加剂?分散性?摩擦学性能
磁性纳米材料 1.1 磁性纳米材料在过去的二十年里，由于磁性纳米材料的快速发展，促使纳米技术取得了巨大的进步和不一般的成果 [24] 。目前，人们已经能够从无机单质到高分子聚合物，从单组分到多组分复合以及从对称结构到非对称结构，制备出各式各样的纳米材料。不仅如此，纳米材料在生命科学，能源，环境 [25] 等方面也取得了许多非常重要的应用成果。其中，应用磁性纳米材料在生物医学领域中是最具代表性。超顺磁性纳米粒子（由铁素体）表明，许多生物价值优异且不可替代。磁性是物质的固有属性。这个物质的磁性是由内部电子和原子核的旋转和旋转产生的。因此，小到微观纳米粒子，大至宏观块体，甚至宇宙天体，都不同程度地具有一定的磁性特征。磁性材料是一种古老且用途广泛的功能材料。磁性材料是一种古老而多才多艺的功能材料。使用磁性材料可以追溯到 3000 年前:在古代中国，人们使用的指南针是一种天然磁铁。在现代，磁性材料在人类社会的生活和生产中得到了广泛的应用，就像变压器的铁芯材料、电子技术的微波电子管、存储数据的磁碟。在通信工程中使用家用电器和家用电器。磁性材料深刻地渗透到人类生活和生产的各个方面，并在人类社会的发展和进步中发挥了核心作用。 1.3.1
磁性材料的分类磁性材料具有很多种不同的分类标准。按照材料磁性产生的机理，磁性材料可分为：(1)铁磁性材料，如铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、坡莫合金(FeNi)等；(2)亚铁磁性材料，典型的亚铁磁性物质有磁铁矿(Fe 3 O 4 )、铁氧体等；(3)顺磁性材料，典型的顺磁性物质有稀土元素和铁族元素的盐类；(4)反铁磁性材料，典型材料有氧化镍(NiO)，过渡元素的盐类和化合物等；(5)抗磁性材料，代表性材料有有机物、惰性气体、硫磺(S)等。按照应用特征，磁性材料可分为：(1)硬磁材料，又叫永磁材料，经外加磁场磁化并去掉磁场后，仍能保持高的剩余磁性且不受外加磁场和环境的影响。硬磁材料一般具有以下特点：高的矫顽力和内禀矫顽力，高的剩余磁感应强度和磁化强度，高的磁能积和高的稳定性(不易受外界干扰)。永磁材料的实际应用主要是利用其在气隙中能够产生高的磁场，磁极间的相互作用和产生磁场对带电体的作用来做功，从而实现能量与信息的转换，典型代表有铁钴合金，钕铁硼等；(2)软磁性材料，矫顽力低，易被外加磁场磁化且容易退 磁，软磁材料的主要特征有磁导率高、矫顽力低、饱和磁化强度高、剩余磁感应强度小等。另外，软磁材料还具有低铁损、高电阻、低磁致伸缩系数等特点，主要用于变压器、继电器铁芯、磁记录磁头、发电机的定子和转子等，如铁系合金、铁氧体化合物等；(3)信磁材料，在信息技术中应用的磁性材料，主要有磁存储材料，微波材料，磁记录材料等；(4)特磁材料，主要有磁