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1、Fe3O4磁性纳米子粒报告人：樊青波组员：王华、王欣磁性纳米粒子是指粒度在１～100ｎｍ之间的具有磁性的粒子.既具有量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应等纳米粒子的特点，同时还具有不同于常规纳米材料的特性，例如，当磁性纳米粒子的粒径小于其超顺磁性临界尺寸时，粒子进入超顺磁性状态，无矫顽力和剩磁，即粒子在磁场作用下能迅速被磁化，撤去外磁场后无剩磁，这种开／关磁性转换行为对于磁性分离来说是一种特殊的优点，也是磁性粒子的一种最简单的应用。一、磁性纳米粒子的特性二、Fe3O4的结构和性质纯净的四氧化
2、三铁是黑色固体(图1.1),因为其特殊的晶体结构以及Fe元素作为过渡金屈元素所具有的特性,故而具有磁性。Fe3O4是由Fe2+、Fe3+、O2-通过离子键而组成的复杂离子晶体。离子间的排列方式与尖晶石构型相仿。Fe3O4属于反尖晶石构型。即1/2的Fe3+在四面体空隙中,而Fe2+和其余1/2Fe3+离子在八面体空隙中,故其构型可用Fe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)Fe(Ⅲ)]O4来表示。因为晶体中含有交替排列着的Fe2+和Fe3+,电子很容易因电场影响从Fe2+转移到Fe3+,因而四氧化三铁具有较高的导电性。三、Fe
3、3O4的制备1.沉淀法1.1沉淀法的影响因素考虑了pH、Fe2+和Fe3+物质的量比、总铁盐浓度、温度、搅拌速度对产物的影响。在固定反应温度80℃，Fe3+/Fe2+的摩尔比为1:1，搅拌速度为1000r/min,溶液中总铁盐的浓度为0.25mol/L表1pH的影响在固定反应温度为80℃,Fe3+/Fe2+摩尔比为1:1,搅拌速度为1000r/min,沉淀pH为9~10,分析了总铁盐的浓度对产物尺寸的影响。表2总铁盐浓度的影响在固定反应温度为80℃,搅拌速度为1000r/min,沉淀pH为9~10,铁盐总浓
4、度0.25mol/L研究分析了Fe3+/Fe2+摩尔比为对产物尺寸的影响。表3Fe3+/Fe2+摩尔比搅拌速度为1000r/min,沉淀pH为9~10,铁盐总浓度0.25mol/L，Fe3+/Fe2+摩尔比1:1研究了反应温度为对产物尺寸的影响。表4反应温度溶液中铁盐溶液浓度为0.25mol/L,沉淀pH为9~10,Fe2+和Fe3+摩尔比为1:1的条件下,温度为80℃，考察了搅拌速度对产物尺寸的影响。表5搅拌速度2：溶胶凝胶法表面覆盖了Fe3O4壳的C@Fe3O4芯壳纳米纤维四、Fe3O4磁性纳米粒子的应
5、用四氧化三铁磁性纳米粒子磁记录材料微波吸收材料催化剂材料和催化剂载体水体污染物吸附脱除及贵金属回收生物医药Fe3O4纳米粒子在生物方面的应用Fe3O4因其具有稳定的物料性质、与生物体能较好的相容、强度较高，且具有磁性。目前，医学领域常采用超顺磁性的铁氧化物纳米粒子来制备MRI的造影剂，当这种造影剂进入活体后能够被活体组织有效的吸收，通过比较不同组织部位的响应信号的差异，就能准确定位出活体的病灶位置。在靶向药物载体方面，磁性靶向纳米药物载体在负载药物的组分后通过外加磁场的作用可以直达病灶，减少了药物对其他器官
6、组织的副作用，同时还可以提高药效增强治疗作用。纳米四氧化三铁靶向药物的制备及其抗肿瘤活性的研究图6自由基在引发肿瘤中的作用槲皮素是一种很强的抗氧剂,可有效清除体内的氧自由基,这种抗氧化作用可以阻止细胞的退化和衰老,阻止癌症的发生。研究表明槲皮素的抑制作用主要来自于邻苯环的结构以及共辄双键的结构,这种结构具有消除自由基的能力。图7槲皮素的分子结构式图8槲皮素粉末2.磁性纳米四氧化三铁靶向药物的制备2.1四氧化三铁-槲皮素复合纳米材料的合成Fe2+的外层电子排布为3d64s04p0,Fe3+的外层电子排布为3d
7、54s04p0,在纳米四氧化三铁的内部,存在很多Fe2+和Fe3+,它们的4s和4p都是空轨道。槲皮素分子中的羟基氧原子的外层电子排布为2p6,除和苯环及氢原子相连的两个电子,还剩一个孤对电子,因此槲皮素羟基上的氧原子活化后，可以提供孤对电子给Fe2+和Fe3+的空轨道,形成配位键结合。Fe2+或者Fe3+的4s和4p轨道都是空轨道,能够接受孤对电子对,从而与两个氧原子结合。反应机理：图13槲皮素分子与Fe3O4的化学反应实验过程：称取一定量的二水合槲皮素,溶解在100mL甲醇中,充分溶解后,再加入一定量的
8、纳米Fe3O4,滴入少量氨水,使pH大于7,超声震荡,使其充分分散后,水浴至一定的温度,机械搅一定的时间,反应结束后,迅速取下圆底烧瓶,反应物倒入烧杯,用磁场分离即可得到Fe3O4-槲皮素纳米复合物,用去离子水多次洗涤产物,直至洗液pH为7,50°C真空干燥。槲皮素中,酚羟基的伸缩振动在3403cm-1左右,1662cm-1处是羟基的伸缩振动,是苯环的弯曲振动640cm-1左右。在产物的红外光谱图中,3403cm
