《超順磁性納米Fe3O4粒子低溫燃燒-碳熱還原合成機理研究》是依託北京科技大學，由張深根擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超順磁性納米Fe3O4粒子低溫燃燒-碳熱還原合成機理研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：張深根
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超順磁納米Fe3O4粒子具有飽和磁化強度高、生物相容性好、性質穩定、無毒性等特點，是一種可用於靶向藥物載體的生物磁性納米材料。因Fe3O4在粒徑30nm以下具有良好的超順磁性，因此，用於靶向藥物載體的納米Fe3O4粒子必須是小於超順磁臨界尺寸的窄粒度分布納米粒子。本項目採用申請人發明的低溫燃燒-碳熱還原法，通過葡萄糖中有機碳裂解成高活性碳原子，還原低溫燃燒得到的納米α-Fe2O3粒子，合成具有超順磁性、粒徑均勻的納米Fe3O4粒子，闡明其合成、超順磁臨界尺寸Fe3O4控制的機理，提出納米粒子長大模型，解決磁性納米粒子的粒徑小於超順磁性臨界尺寸和分布均勻性的難題，提高納米粒子的球形度和磁回響性能。本項目首次採用低溫燃燒-碳熱還原法製備具有超順磁性的納米Fe3O4粒子並深入分析其合成及粒徑控制機理，不僅豐富了納米材料的製備技術、生物磁性納米材料的基礎理論，而且對靶向藥物載體材料研。
結題摘要
納米Fe3O4顆粒作為一種重要的磁性功能納米材料，因其高的飽和磁化強度、較好的生物相容性、無毒性、低廉的價格等優點，被廣泛套用於靶向藥物載體、生物分離、磁共振成像、免疫檢測等領域。首次採用低溫燃燒-碳熱還原法，製備出粒徑分布均勻、磁回響性優良的納米Fe3O4顆粒。利用X射線衍射（XRD）分析碳熱還原產物的物相，振動樣品磁強計（VSM）測試製備的納米Fe3O4顆粒的磁性能，用掃描電鏡（SEM）和投射電鏡（TEM）對顆粒的形貌進行了表征。通過對反應體系的熱力學計算和差熱分析（TG-DAT），研究有機碳源的用量、反應溫度及時間對碳熱還原反應產物物相、純度的影響機制，研究低溫燃燒-碳熱還原合成機理。首先用低溫燃燒合成法製備納米Fe2O3顆粒，研究結果表明：低溫燃燒法可以快速的、小批量的生產純相的納米Fe2O3；反應體系的pH值、溶液濃度、表面活性劑、螯合劑種類等對納米Fe2O3的晶粒尺寸（D0）有影響。研究表明：反應體系的pH=6、Fe(NO3)3:C6H8O7(檸檬酸，為螯合劑)=1:1(摩爾比)，[Fe(NO3)3+C6H8O7]:H2O=1:2(質量比)、螯合溫度為60℃時，Fe2O3的D0為35.0nm；螯合劑為C3H4O2(丙烯酸)時，Fe2O3的D0為30.7nm。 其次通過對Fe2O3-C體系進行化學熱力學分析表明：Fe2O3和C在305.46～700℃之間可以發生碳熱還原反應生成Fe3O4，C6H12O6(葡萄糖)分解成活性C原子將Fe3+部分還原為Fe2+得到納米Fe3O4粒子。最後以葡萄糖作為有機碳源與Fe2O3發生碳熱還原反應，研究表明：當C6H12O6和Fe2O3的摩爾比（P）大於等於1:24時，C6H12O6和Fe2O3的混合物在650℃的氬氣下還原2h後均可得到純相的納米Fe3O4顆粒；P=1:24的C6H12O6和Fe2O3的混合物在500～650℃下保溫0.5～2h可以得到純相的近球形納米Fe3O4顆粒，晶粒尺寸約40-50nm。該納米Fe3O4具有良好的磁回響性，飽和磁感應強度（Ms）隨著晶粒尺寸的增大而逐漸上升，最大可達到97.99emu/g。
