单分散二氧化硅包裹四氧化三铁磁性纳米颗粒综述

在众多磁性纳米微粒中，四氧化三铁颗粒是一种磁性强，生物相容性好的磁性材料，是生物医学领域常用的磁性载体材料。Fe3O4纳米颗粒在免疫检测，生物导*，DNA分离转染，肿瘤基因治疗的基因载体，体内药物靶向投递系统，体内控释给药系统等纳米传感器，生物催化以及医学诊断方面都有着广泛的应用。

尽管四氧化三铁纳米颗粒是一种热门的磁性材料，但是，由于纳米颗粒本身具有较大的表面积以及较高的表面能，再加上磁性颗粒之间存在偶极相互吸引作用的影响，因此较无磁性的纳米颗粒更容易在分散液中发生团聚和沉降。在查阅了大量文献的基础上，发现在四氧化三铁表面包覆上一些无机惰性材料（如二氧化硅，金等）或者有机高分子聚合物（如壳聚搪，聚苯乙烯，聚乙二醇等）可以使四氧化三铁有效的分散在溶液体系中，提高分散稳定性，同时具有良好的水溶性或者油溶性。

一般而言，对四氧化三铁的表面改性通常通过以下这两种机理实验：空间稳定机理与电荷稳定机理。（1）加入表面活性剂或者其他偶联剂与四氧化三铁表面发生化学吸附或者物理吸附，纳米四氧化三铁表面被包覆上表面活性剂分子或者偶联剂分子，由于空间位阻效应，四氧化三铁颗粒与颗粒之间被隔开，起到了分散稳定的作用。

 

（2）电荷稳定机理是通过加入带电高分子或者选择适当的电解质作为分散剂，使得纳米四氧化三铁表面通过物理或者化学吸附连接带电离子，形成双电层。这样的结果就是四氧化三铁表面的库伦作用力大大增加，通过电性排斥，提高其在溶剂中的分散性。一般来说，此法常可用来制备水溶性的纳米四氧化三铁。柠檬酸钠是一种常用的改性剂，通常用来对金属氧化物或者金属纳米粒子进行表面改性。

 

Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子的制备方法：

1.利用经典的Stober法，在反应过程中，硅源经历了一系列的水解、缩合反应。一般常用的硅源为正硅酸四乙酯（TEOS）。通过这种方法在超顺磁性的四氧化三铁表面包覆二氧化硅，研究表明，复合颗粒的尺寸取决于四氧化三铁种子的浓度以及所采用的醇溶剂。纳米颗粒的尺寸和种子的数目有密切的关系，少量的四氧化三铁以及大分子量的醇可以反应得到比较大的纳米颗粒。

 

2.通过硅酸盐溶液的水解实现的，相比较于Stober法，这种方法得到的复合颗粒表面二氧化硅含量高。硅酸盐水解法的反应过程容易控制，改变Fe₃O₄@SiO₂的比例，也可通过多次包覆来实现对直径的调控。

3.微乳液法，微乳液中的胶束或者反胶束可以用来控制二氧化硅的厚度。

 

（微乳液法制备的Fe₃O₄@SiO₂TEM）

4.反相微乳液，即在微乳液中纳米水核与油相的截面发生正硅酸乙酯的水解。

（反相微乳液法制备的纳米颗粒的磁滞回线）

 

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