γ-Fe-,2-O-,3--SiO-,2-復(fù)合材料的溶膠-凝膠過(guò)程研究：不同鐵鹽前體物的影響.pdf

1、具有超順磁效應(yīng)的氧化鐵納米顆粒經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫘揎椩谏镝t(yī)藥領(lǐng)域具有很強(qiáng)的應(yīng)用潛力，如：組織修復(fù)、免疫檢測(cè)、生物解毒、靶向給藥和細(xì)胞及蛋白質(zhì)分離等。對(duì)以上應(yīng)用的研究已經(jīng)成為磁性微球應(yīng)用的研究熱點(diǎn)。要滿足以上應(yīng)用，就要求磁性納米顆粒具有較高的飽和磁化強(qiáng)度、生物相容性以及顆粒表面可以修飾或帶有某些功能基團(tuán)，也就是說(shuō)這些顆粒的表面為了可以進(jìn)一步功能化，為了能進(jìn)一步帶有某些活性分子必須在顆粒表面構(gòu)建很薄的一層有機(jī)聚合物、無(wú)機(jī)金屬（如金）或無(wú)機(jī)氧化

2、物（如SiO2）。其中SiO2得到了廣泛研究。磁性氧化鐵顆粒表面包覆硅層伎表面結(jié)合大量硅烷鍵從而不僅可以很容易和乙醇、硅烷偶連劑結(jié)合，促使生成分散性好的非水溶液分散體系，阻止顆粒團(tuán)聚，還可以為共價(jià)鍵配體提供理想的結(jié)合地點(diǎn)。在氧化鐵/SiO2的制備方法中，常用的有共沉淀法，溶膠-凝膠法，微乳液法和水熱合成法。其中溶膠-凝膠法已被證明是制備這些磁性納米復(fù)合材料的有效方法。用這種方法氧化鐵磁性納米粒子嵌入到一個(gè)惰性，無(wú)機(jī)透明耐高溫硅膠基質(zhì)中，

3、形成氧化鐵/SiO2復(fù)合材料微球。
　　 目的：本論文采用溶膠-凝膠法制備γ-Fe2O3/SiO2復(fù)合材料，研究了溶膠-凝膠過(guò)程中各種制備工藝條件對(duì)產(chǎn)物的影響，其中以不同的鐵鹽前體物的影響為主線，探討各種工藝條件下，以檸檬酸鐵，氯化鐵，硝酸鐵為鐵鹽前體物的實(shí)驗(yàn)條件下γ-Fe2O3/SiO2復(fù)合材料的生成情況，最終確定溶膠-凝膠法制備γ-Fe2O3/SiO2復(fù)合材料的最佳的鐵鹽前體物和制備工藝，以期合成的γ-Fe2O3/SiO2復(fù)

4、合材料應(yīng)用于靶向藥物傳輸。
　　 方法：檸檬酸鐵（用檸檬酸調(diào)節(jié)pH）或氯化鐵（用鹽酸調(diào)節(jié)pH）或硝酸鐵（用硝酸調(diào)節(jié)pH）、不同量的無(wú)水乙醇和水（介質(zhì)）和不同含量的原硅酸四乙酯（TEOS）通過(guò)攪拌形成溶膠，溶膠經(jīng)室溫的膠凝過(guò)程形成凝膠，凝膠研磨成粉末經(jīng)400℃高溫?zé)Y(jié)形成γ-Fe2O3/SiO2復(fù)合材料。在上述的溶膠-凝膠過(guò)程中，主要考察了原硅酸四乙酯的含量、介質(zhì)中無(wú)水乙醇和水的比例、不同的膠凝溫度和膠凝時(shí)容器的開(kāi)口面積S和體積V

5、的比值（S/V）等工藝條件對(duì)最終產(chǎn)物的影響。
　　 結(jié)果：以硝酸鐵為鐵鹽前體物的溶膠-凝膠過(guò)程研究表明：隨TEOS的含量含量增加，膠凝時(shí)間縮短。即使當(dāng)TEOS的含量很小時(shí)（1——2mL/30mL），產(chǎn)物中也只有極少量的γ-Fe2O3生成，且產(chǎn)物的結(jié)晶度差，產(chǎn)物的平均粒度小。隨著TEOS的量增加γ-Fe2O3的衍射峰消失，說(shuō)明以硝酸鐵為鐵源時(shí)傾向于生成無(wú)定型的產(chǎn)物。在不同膠凝溫度的影響的研究中發(fā)現(xiàn)，較低的膠凝溫度有助于γ-Fe2O

6、3相的生成。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，溶膠介質(zhì)對(duì)產(chǎn)物的物相也有一定的影響。介質(zhì)中水的含量增多有助于α-Fe2O3物相的生成，隨醇含量的增大，產(chǎn)物趨向于無(wú)定型態(tài)；
　　 以氯化鐵為鐵鹽前體物的溶膠-凝膠過(guò)程研究結(jié)果表明：首先，以氯化鐵為原料傾向于生成α-Fe2O3/SiO2的顆粒。當(dāng)初始溶液中TEOS含量為2ml/30mL時(shí)，產(chǎn)物的XRD譜圖中出現(xiàn)尖銳的代表α-Fe2O3的特征衍射峰，表明這種條件下SiO2基質(zhì)中生成的是結(jié)晶良好的α-Fe2O

7、3。隨初溶液中TEOS的增加，最終產(chǎn)物中SiO2基質(zhì)中生成α-Fe2O3的粒度減小，結(jié)晶度減小。其次，改變膠凝溫度的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)奶岣吣z凝溫度使得最終樣品中傾向于生成較大顆粒，結(jié)晶度較好，形成結(jié)晶良好的α-Fe2O3相。再者，氯化鐵為原料傾向于生成的α-Fe2O3/SiO2的顆粒的晶相和結(jié)晶度幾乎不隨介質(zhì)中水、醇比的改變而改變。而較小的S/V有利于γ-Fe2O3相的生成。
　　 以檸檬酸鐵為鐵鹽前體物的溶膠-凝膠過(guò)程研究結(jié)果表

8、明：首先，檸檬酸鐵為原料傾向于生成γ-Fe2O3/SiO2的顆粒。其次，初始溶液中TEOS量的大小很大程度上影響SiO2基質(zhì)中γ-Fe2O3的結(jié)晶度。隨初始溶液中TEOS的增加，最終產(chǎn)物中SiO2基質(zhì)中生成γ-Fe2O3的粒度減小，結(jié)晶度減小。溶膠-凝膠的膠凝溫度對(duì)產(chǎn)品中Fe2O3的晶相有影響，適當(dāng)?shù)奶岣吣z凝溫度使得最終樣品中傾向于生成較大顆粒，結(jié)晶良好的γ-Fe2O3相。
　　 結(jié)論：
　　 1、以硝酸鐵為前體物時(shí)傾向

9、于生成無(wú)定型的產(chǎn)物，但較少的TEOS量、較低的膠凝溫度和增加介質(zhì)中水的含量促使生成晶化產(chǎn)物。
　　 2、以氯化鐵為原料傾向于生成α-Fe2O3/SiO2的顆粒，較少的TEOS含量、較高的膠凝溫度和較小的S/V有助于生成較大的γ-Fe2O3的晶相。
　　 3、檸檬酸鐵是溶膠-凝膠法制備γ-Fe2O3/SiO2的顆粒的最佳前體物，溶膠-凝膠過(guò)程影響產(chǎn)物的最終的晶相。形成γ-Fe2O3的機(jī)理可能是由于檸檬酸根離子總能提供還原F