题目：表面可修饰的均质分布磁性复合微球的制备及表征

摘  要

磁性功能纳米材料是纳米材料科学与技术中最富有活力的领域之一，在信息、生物、医药、能源、环境、宇航等领域有广阔的应用前景，现已成为国际研究的热点之一。制备磁性功能纳米材料的方法有很多种，但这些方法都各有优缺点。怎么样用比较温和的实验条件，简单的制备工艺，及消耗较低的药品试剂来实现性能较好的纳米材料的制备呢？本论文在对磁性功能纳米材料的背景熟悉的基础上，利用Massart方法制备了一系列超顺磁性纳米粒子，通过改变铁盐的摩尔比，得到性能较好的磁性纳米粒子。为了解决纳米粒子的团聚问题及增强纳米粒子的亲水性和生物相容性，本论文用葡聚糖对磁性Fe3O4纳米粒子的表面进行修饰，采用超声化学法制备出了分散性较好的葡聚糖包覆的磁性Fe3O4纳米粒子。接着，采用混合共聚法制备出含有磁性Fe3O4纳米粒子的磁性复合微球，通过改变模板组成成分制备出一系列磁性复合微球，进一步用四乙氧基硅烷(TEOS)对其进行表面修饰，以得到表面可修饰的均质分布磁性复合微球。具体工作和结论如下：.
(1) 利用Massart方法制备了一系列超顺磁性MFe2O4 (M=Fe, Co, Ni, Zn, Mn)纳米粒子，改变铁盐的摩尔比，研究它对纳米粒子的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外吸收光谱仪(FT-IR)、透射电镜(TEM)及超导量子干涉磁强计等仪器对其表征。结果表明：摩尔比为m(Fe2+) : n(Fe3+)=1 : 1.75时，制备出的Fe3O4纳米粒子的粒径较小，晶形较好，而当MFe2O4 (M= Co, Ni, Zn, Mn)纳米粒子的摩尔比m(M2+) : n(Fe3+)=1 : 2时，所制备出的纳米粒子的粒径较小，晶形较好；制备出的MFe2O4 (M=Fe, Co, Ni, Zn, Mn)纳米粒子均为面心立方结构，分散性较好，颗粒较均匀，粒子形貌呈球形；具有超顺磁性的特征。
(2) 由于制备出的磁性纳米粒子较小，容易团聚，而且其亲水性和生物相容性还需改善，所以就要通过表面改性来解决这些问题。本论文采用超声化学法制备出了分散性较好的葡聚糖包覆的磁性Fe3O4纳米粒子。用多种手段对其表征，并和未修饰的Fe3O4纳米粒子作比较，结果表明：经葡聚糖修饰后的Fe3O4纳米粒子粒径较小，粒子形状近似球形，具有较好的分散性，具有超顺磁性。
(3) 采用混合共聚法制备出了Fe3O4-P(NIPAM-co-AA)磁性复合微球，通过改变模板组成成分丙烯酸(AA)及Fe3O4胶体溶液的含量制备出一系列磁性复合微球，将其用一定的氨水溶胀后进一步用四乙氧基硅烷(TEOS)对其进行表面修饰，以得到表面可修饰的均质分布SiO2-Fe3O4-P(NIPAM-co-AA)磁性复合微球。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外吸收光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)及振动样品磁强计(VSM)等仪器对所制备的Fe3O4- P(NIPAM-co-AA)及SiO2-Fe3O4-P(NIPAM-co-AA)磁性复合微球进行表征，并研究了模板微球Fe3O4- P(NIPAM-co-AA)中丙烯酸(AA)的含量、Fe3O4胶体溶液的含量及四乙氧基硅烷(TEOS)的加入量对表面可修饰的均质分布磁性复合微球SiO2-Fe3O4-P(NIPAM-co-AA)的形貌和磁响应性的影响。结果表明：随着复合微球模板中AA含量的增加，磁性复合微球表面褶皱结构逐渐清晰且有了一定的规律性；随着Fe3O4含量的不断增加，亲水性不断增强，SiO2就更容易沉积在复合微球的表面，形成的表面花纹就越明显、清晰；随着TEOS加入量的增加，沉积在Fe3O4-P(NIPAM-co-AA)磁性复合微球表面的SiO2量不断增大，微球表面的花纹逐渐清晰，同时，磁性复合微球的直径逐渐增大。