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作为21世纪最受关注的材料之一,磁性纳米粒子在催化、磁共振成像、磁储存、纳米电子装置、生物分离和靶向给药等方面具有很好的应用前景。Fe3O4磁性纳米粒子因具有良好的生物相容性,低毒性,良好的稳定性,制备工艺简单,价格低廉等特性,而成为磁性纳米粒子中的热门研究对象。
粒径和形貌可控的磁性纳米粒子因具有特殊的性能而被广泛关注。亚微米级的磁性纳米粒子不但具有磁性纳米粒子所具有的尺寸效应、体积效应、表面效应等,还具有很好的磁响应性,有很广泛的应用价值。本课题以Fe2+/Fe3+为原料,以尿素为碱源,在85℃下加热其水溶液体系,制备得到亚微米级的Fe3O4磁性纳米粒子,通过向体系中加入诸如醋酸、聚乙烯醇、聚丙烯酸等添加剂,可以实现对Fe3O4纳米粒子形貌和粒径的控制。在不添加任何添加剂的情况下,可制备得到粒径~300 nm的多面体Fe3O4;当以聚乙烯醇作为添加剂时,得到粒径为100~280 nm的多孔磁性微球;若同时加入聚乙烯醇和醋酸作为添加剂,可得到粒径为210~300 nm的疏松多孔磁性微球;当以聚丙烯酸为添加剂时,则制备得到棒状或花状的磁性纳米结晶。此方法用于制备磁性纳米粒子具有操作简单,绿色,耗能少等优点,同时制备得到的磁性纳米粒子具有很高的磁响应性和催化性能,应用前景广泛。
具有多功能结构的纳米复合材料一直是人们研究的重要方向之一。荧光/磁性纳米复合材料兼具荧光性能和磁响应性,在生物分离、靶向给药、成像等方面具有很好的应用前景。本论文通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成得到三嵌段共聚物聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸-b-聚甲基丙烯酸甘油酯(MPEG-b-PMAA-b-PGMA),并用于包裹经碱性共沉淀法制备得到的Fe3O4纳米粒子,得到粒径均匀的聚合物/Fe3O4磁性纳米复合粒子,再将此复合物与镧系金属发光材料Eu(Ⅲ)作用,得到具有多层核壳结构的聚合物/荧光/磁性双功能复合物,核为超顺磁的Fe3O4;第一层壳为PGMA层,它通过1,2-二羟基与Fe原子的络合作用而牢牢的吸附在Fe3O4的表面;第二层为PMAA/Eu(Ⅲ)层,Eu(Ⅲ)通过与PMAA中的-COOH配位而存在于纳米复合粒子的第二层壳中;第三层为MPEG,其功能是使材料具有很好的生物相容性,并且在水中能稳定分散。此聚合物/荧光/磁性纳米复合物不但具有荧光性能和超顺磁性,还具有很好的生物相容性,在生物医用领域特别是医疗诊断分析方面具有很好的应用前景。