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單分散二氧化硅包裹四氧化三鐵磁性納米顆粒概述

在眾多磁性納米微粒中，四氧化三鐵顆粒是一種磁性強(qiáng)，生物相容性好的磁性材料，是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常用的磁性載體材料。Fe3O4納米顆粒在免疫檢測(cè)，生物*彈，DNA分離轉(zhuǎn)染，腫瘤基因治療的基因載體，體內(nèi)藥物靶向投遞系統(tǒng)，體內(nèi)控釋給藥系統(tǒng)等納米傳感器，生物催化以及醫(yī)學(xué)診斷方面都有著廣泛的應(yīng)用。

盡管四氧化三鐵納米顆粒是一種熱門(mén)的磁性材料，但是，由于納米顆粒本身具有較大的表面積以及較高的表面能，再加上磁性顆粒之間存在偶極相互吸引作用的影響，因此較無(wú)磁性的納米顆粒更容易在分散液中發(fā)生團(tuán)聚和沉降。在查閱了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)在四氧化三鐵表面包覆上一些無(wú)機(jī)惰性材料（如二氧化硅，金等）或者有機(jī)高分子聚合物（如殼聚搪，聚苯乙烯，聚乙二醇等）可以使四氧化三鐵有效的分散在溶液體系中，提高分散穩(wěn)定性，同時(shí)具有良好的水溶性或者油溶性。

一般而言，對(duì)四氧化三鐵的表面改性通常通過(guò)以下這兩種機(jī)理實(shí)驗(yàn)：空間穩(wěn)定機(jī)理與電荷穩(wěn)定機(jī)理。（1）加入表面活性劑或者其他偶聯(lián)劑與四氧化三鐵表面發(fā)生化學(xué)吸附或者物理吸附，納米四氧化三鐵表面被包覆上表面活性劑分子或者偶聯(lián)劑分子，由于空間位阻效應(yīng)，四氧化三鐵顆粒與顆粒之間被隔開(kāi)，起到了分散穩(wěn)定的作用。

（2）電荷穩(wěn)定機(jī)理是通過(guò)加入帶電高分子或者選擇適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)作為分散劑，使得納米四氧化三鐵表面通過(guò)物理或者化學(xué)吸附連接帶電離子，形成雙電層。這樣的結(jié)果就是四氧化三鐵表面的庫(kù)倫作用力大大增加，通過(guò)電性排斥，提高其在溶劑中的分散性。一般來(lái)說(shuō)，此法?？捎脕?lái)制備水溶性的納米四氧化三鐵。檸檬酸鈉是一種常用的改性劑，通常用來(lái)對(duì)金屬氧化物或者金屬納米粒子進(jìn)行表面改性。

Fe₃O₄@SiO₂納米粒子的制備方法：

1.利用經(jīng)典的Stober法，在反應(yīng)過(guò)程中，硅源經(jīng)歷了一系列的水解、縮合反應(yīng)。一般常用的硅源為正硅酸四乙酯（TEOS）。通過(guò)這種方法在超順磁性的四氧化三鐵表面包覆二氧化硅，研究表明，復(fù)合顆粒的尺寸取決于四氧化三鐵種子的濃度以及所采用的醇溶劑。納米顆粒的尺寸和種子的數(shù)目有密切的關(guān)系，少量的四氧化三鐵以及大分子量的醇可以反應(yīng)得到比較大的納米顆粒。

2.通過(guò)硅酸鹽溶液的水解實(shí)現(xiàn)的，相比較于Stober法，這種方法得到的復(fù)合顆粒表面二氧化硅含量高。硅酸鹽水解法的反應(yīng)過(guò)程容易控制，改變Fe₃O₄@SiO₂的比例，也可通過(guò)多次包覆來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)直徑的調(diào)控。

3.微乳液法，微乳液中的膠束或者反膠束可以用來(lái)控制二氧化硅的厚度。

（微乳液法制備的Fe₃O₄@SiO₂TEM）

4.反相微乳液，即在微乳液中納米水核與油相的截面發(fā)生正硅酸乙酯的水解。

（反相微乳液法制備的納米顆粒的磁滯回線）

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