一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的製備方法
2023-05-06 22:55:46 2
專利名稱：一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的製備方法
一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的製備方法技術領域
本發明屬於材料化學技術領域，涉及一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的一步合成方法。
背景技術：
納米磁結構的微球或磁性納米粒子為載體建立起來的生物磁分離技術在生物醫學和生物技術研究領域越來越受到關注，其最大優勢就是體積小(比表面積大)和具有磁性。磁性微球作為新型的功能材料在生物醫學(臨床診斷、酶標、靶向藥物)、細胞學(細胞標記、細胞分離等)、生物工程(酶的固定化，生物大分子分離等)等領域廣泛的應用前景。例如，在抗腫瘤應用方面，可以將要輸送的物質如抗癌藥物一起包入在磁性納米粒子外部的高分子空腔中，然後利用磁場對粒子的操縱和高分子外殼與體系環境的相容性，使藥物在靶部位富集達到冶療效果，精確度高，且對正常機體組織的傷害小。
磁性納米粒子種類眾多，據其來源，主要可以分為天然磁性納米粒子和人工合成的磁性納米粒子。目前研究最多的人工合成磁性納米材料主要有三氧化二鐵，四氧化三鐵， 二元和三元合金，如金屬鐵、鈷、鎳及其鐵鈷合金、鎳鐵合金，以及釹鐵硼、鑭鈷合金等。其中，磁性四氧化三鈷(Co3O4)作為一種優良的磁性材料，具有極大的應用潛力，現有技術合成聚合物包覆氧化物納米顆粒通常使用兩步法來實現即先合成氧化物納米顆粒，再將氧化物納米顆粒分散在聚合物單體中原位聚合包覆。一步法同時合成聚苯胺包覆四氧化三鈷的工藝目前沒有報導。發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的簡易化學方法，在鹼性水溶液氧化劑使二價鈷離子氧化並礦化得到四氧化三鈷，同時引發苯胺單體聚合得到聚苯胺包覆在四氧化三鈷表面。
一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(O配料將苯胺單體、二價鈷鹽和表面活性劑溶於去離子水中攪拌，另取引發劑溶於另一盛有去離子水的燒杯中，滴加氨水調節pH值11 13，再以兩秒每滴的速度加入之前配製的溶液中；(2)恆溫反應混合溶液室溫下持續攪拌12 24小時；(3)洗漆；(4)乾燥。
所述的苯胺單體在最後混合溶液中的濃度為O. 05 O. 2 mo I / L。
所述的二價鈷鹽為二氯化鈷、乙酸鈷(II)、草酸鈷(II)/硝酸鈷(II)中的一種，其在最後混合溶液中的濃度為O. 02 O. 05 mo I / L。
所述的表面活性劑為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯醯胺中的一種，所述表面活性劑在最後混合溶液中的濃度為2 4 g · L'
所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、雙氧水中的一種；加入引發劑的摩爾量是反應體系中苯胺單體與二氯化鈷摩爾量總和的1. 5 3倍。
所述洗滌為對於得到的納米粉體，用去離子水和乙醇交替洗滌，每次洗滌後採用離心機沉澱或抽濾設備進行過濾，過濾產物重新在去離子水，或乙醇中分散，反覆過濾直到濾液pH值為7,最後一次用乙醇洗漆以方便乾燥。
所述乾燥為對於得到的納米粉體，放在50 70°C的烘箱中烘乾。
本發明具有以下有益效果本發明合成工序簡單，形成的聚苯胺均勻包覆在四氧化三鈷微球表面。所得產物可應用於在核磁共振成像、靶向藥物治療、生物分子及細胞分離、臨床診斷等領域。
圖1為採用本發明實施例I 一步法合成聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的XRD圖譜。
圖2為採用本發明實施例I 一步法合成聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的紅外光譜。
圖3為採用本發明實施例I 一步法合成聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的透射電鏡照片。
具體實施方式
實施例1:將10 mmol苯胺單體、2mmol 二氯化鈷和O. 2 g聚乙烯卩比咯燒酮溶於50 mL去離子水中(溶液A)。另取20 mmol過硫 酸鉀溶於45mL去離子水中，滴加氨水調節pH為12,並以兩秒每滴的速度加入之前配製的溶液A中。混合溶液室溫下持續攪拌24小時，杯底有黑色沉澱生成。將生成產物用去離子水和乙醇多次交替洗滌至中性,放入60° C烘箱中保溫8小時乾燥，得到聚苯胺包覆四氧化三鈷微球。總體產率為67. 3%。
產物XRD圖譜如圖1所示，與Co3O4標準圖譜(JCPDS卡片42_1467)良好對應，表明含有Co3O4成分；產物紅外光譜如圖2所示，都與去摻雜態聚苯胺的紅外光譜一致。主要的吸收峰分析如下3430 CnT1峰對應於N-H鍵的伸縮振動，3268 cm I峰對應與氫鍵振動，1581和1502 CnT1強峰分別對應於醌環和苯環的伸縮振動，1296 cnT1峰對應於苯環上 C-N鍵的伸縮振動，1040 cnT1峰對應於苯環的面內彎曲振動，856 cnT1峰對應於1，4取代苯環上C-H鍵的面外彎曲振動；透射電鏡照片如圖3所示，襯度較淺的聚苯胺均勻附著在四氧化三鈷微球上，四氧化三鈷微球直徑約50 80年納米。
實施例2:重複實施例1，但用雙氧水代替過硫酸銨，得到聚苯胺包覆四氧化三鈷微球。總體產率為 71. 4% ο
實施例3，4:重複實施例1，但分別用聚乙二醇和聚丙烯醯胺代替聚乙烯吡咯烷酮，得到聚苯胺包覆四氧化三鈷微球。總體分別為61. 3%和65. 8%。
上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其它實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對於本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)配料將苯胺單體、二價鈷鹽和表面活性劑溶於去離子水中攪拌，另取引發劑溶於另一盛有去離子水的燒杯中，滴加氨水調節pH值11 13，再以兩秒每滴的速度加入之前配製的溶液中；(2)恆溫反應混合溶液室溫下持續攪拌12 24小時；(3)洗漆；(4)乾燥。
2.根據權利要求I所述一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的製備方法，其特徵在於，所述的苯胺單體在最後混合溶液中的濃度為O. 05 O. 2 mo I / L。
3.根據權利要求I所述一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的製備方法，其特徵在於，所述的二價鈷鹽為二氯化鈷、乙酸鈷(II)、草酸鈷(II)/硝酸鈷(II)中的一種，其在最後混合溶液中的濃度為O. 02 O. 05 mo I / L。
4.根據權利要求I所述一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的製備方法，其特徵在於，所述的表面活性劑為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯醯胺中的一種，所述表面活性劑在最後混合溶液中的濃度為2 4 g · L'
5.根據權利要求I所述一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的製備方法，其特徵在於，所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、雙氧水中的一種；加入引發劑的摩爾量是反應體系中苯胺單體與二氯化鈷摩爾量總和的I. 5 3倍。
6.根據權利要求I所述一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的製備方法，其特徵在於，所述洗滌為對於得到的納米粉體，用去離子水和乙醇交替洗滌，每次洗滌後採用離心機沉澱或抽濾設備進行過濾，過濾產物重新在去離子水，或乙醇中分散，反覆過濾直到濾液PH值為7，最後一次用乙醇洗滌以方便乾燥。
7.根據權利要求I所述一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的製備方法，其特徵在於，所述乾燥為對於得到的納米粉體，放在50 70°C的烘箱中烘乾。
全文摘要
本發明屬於材料化學技術領域，涉及一種聚苯胺包覆四氧化三鈷微球的一步合成方法。將苯胺單體、二價鈷鹽和表面活性劑溶於去離子水中攪拌。另取引發劑溶於另一盛有去離子水的燒杯中，滴加氨水調節pH值11～13，再以兩秒每滴的速度加入之前配製的溶液中，反應結束後經洗滌乾燥得到聚苯胺包覆四氧化三鈷微球。本發明合成工序簡單，形成的聚苯胺均勻包覆在四氧化三鈷微球表面。所得產物可應用於在核磁共振成像、靶向藥物治療、生物分子及細胞分離、臨床診斷等領域。
文檔編號B01J13/02GK102974286SQ20121054920
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者劉璐, 閆志強, 汪元元, 何丹農 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司