磁性Fe3O4纳米粒子的功能化修饰研究进展

Fe₃O₄纳米粒子因其独特的磁学性能和良好的生物相容性,在生物医药、催化剂、环境治理等领域具有良好的应用前景。然而,磁性Fe₃O₄纳米粒子易团聚、在潮湿的空气中易氧化,制约了Fe₃O₄纳米粒子的深度应用。本文结合课题组在磁性Fe₃O₄纳米粒子应用方面的研究成果,综述了磁性Fe₃O₄纳米粒子的功能化修饰,并讨论了磁性Fe₃O₄复合纳米材料发展面临的机遇和挑战。      

基于二苯甲酰酒石酸构筑的钴（Ⅱ）、镍（Ⅱ）配合物的合成、结构、荧光及磁性质

在室温条件下合成了2个配合物[Ni（DBTA）（DMF）（H₂O）₄]（1）和[Co（DBTA）（DMF）（H₂O）₄]（2）（D-H₂DBTA=D-（+）-二苯甲酰酒石酸,DMF=N,N-二甲基甲酰胺）,并通过元素分析、FT-IR光谱、X射线单晶及粉末衍射表征了2个配合物的结构。X射线单晶衍射结果表明,2个配合物同构,属于单斜晶系,P2₁空间群。配合物由配位键形成零维结构,再通过分子间氢键形成三维网状结构。荧光分析表明当激发波长为280 nm时,配合物1和2具有较强的荧光。尽管2个配合物同构,但表现出不同的磁性质：配合物1主要表现出Ni²⁺离子间弱的反铁磁相互作用,而配合物2则表现为Co²⁺离子的磁各向异性以及Co²⁺离子间强的反铁磁相互作用。     

柔性双咪唑配体导向的Co(Ⅱ)⁃戊二酸金属有机骨架材料的合成、结构和性能

在水热条件下合成并表征了2例基于柔性配体构筑的Co(Ⅱ)-MOFs:{[Co(glu)(bimb)]·4H2O}n (1),[Co(glu)(bix)0.5]n (2)(H2glu=戊二酸;bimb=1,4-双(咪唑-1-基)-丁烷;bix=1,4-双(咪唑-1-基-亚甲基)-苯)。配合物1显示非穿插的(4,4)-菱形网格,通过层间氢键和π…π作用拓展为三维超分子结构。加热失水后1的结构不可逆地降解。配合物2呈现典型的柱-层状三维结构,其拓扑符号为41263,中心Co(Ⅱ)离子采用四方锥构型。此外,性质研究表明:配合物1在水溶液中对染料甲基橙具有显著的吸附活性,配合物2表现出弱的反铁磁行为。     

微调镝(Ⅲ)离子配位环境提升单离子磁体有效能垒

对于合成化学家来说,通过合成策略调控单离子磁体的磁动力学是一项艰巨的任务。我们以三（2-羟基亚苄基）三氨基胍配体（L）合成了2例单核Dy（Ⅲ）配合物[Dy（L）₂（H₂O）₂]ClO₄·2H₂O·2CH₃CN·CH₃OH（1）和[Dy（L）₂（H₂O）₂]CF₃SO₃·4H₂O·2CH₃OH（2）。对其结构和磁性研究表明,不同的抗衡阴离子对于配合物1和2的动态磁行为有显著影响。2个配合物中,Dy（Ⅲ）中心都具有三角形十二面体D_2d对称性,在零直流场下表现出单离子磁体的行为,其有效能垒分别为358 K（1）和309 K（2）。结构参数对比表明轴向位置的键长和键角微小变化对轴向配体场产生了显著的影响,而轴向配体场的微小变化导致了2个配合物交流磁性的差异。     

磁性分子印迹电化学传感法检测痕量奥卡西平

该文以4-乙烯基吡啶和甲基丙烯酸酯为原料制备了一种可用于检测奥卡西平（OXC）的磁性分子印迹 电化学传感器（MNPs－MIP/MCPE）。首先,依据密度泛函数理论（DFT/B3LYP/6－31 + G）计算,实验成功地 筛选和构建出 OXC与功能单体的最佳组合及比例。随后,基于沉淀聚合法合成了能够识别 OXC的磁性分子 印迹膜（MNPs－MIP）,将MNPs－MIP覆于碳糊电极（MCPE）表面制成MNPs－MIP/MCPE。采用差分脉冲伏安 法（DPV）将 MNPs－MIP/MCPE 传感器用于不同浓度 OXC 的测定。结果显示,传感器的峰电流信号随 OXC 浓 度的增大而增大,且OXC分别在5 × 10－8 ～3 × 10－6 mol/L和3 × 10－6 ～1. 5 × 10－4 mol/L浓度范围内与其峰电流 信号呈线性关系,其线性方程分别为：Ip （μA）= 1. 755 + 1. 097c（μmol/L）,相关系数（r）= 0. 999 7 和 Ip （μA）= 0. 131 + 5. 177c（μmol/L）,r = 0. 999 6。OXC的检出限（LOD = 3S/m）为2. 06 × 10－8 mol/L。该传感器成 功用于实际样品中OXC含量的检测,其回收率为99. 4%~101%,相对标准偏差（RSD）为1. 5%～2. 5%。     

以滤纸为模板合成新型介孔生物活性玻璃微管材料

用快速滤纸为生物模板,通过先浸渍后焙烧的方法合成了介孔生物活性玻璃微管材料。快速滤纸的管状结构被完美复制,其管壁为生成的介孔生物玻璃材料。通过在合成过程中引入铁元素可以使材料具有一定的磁性。材料的形貌、结构和磁性通过扫描电镜、粉末X射线衍射、透射电镜、氮气吸附-脱附曲线,红外光谱和磁滞回线进行了表征。并且通过模拟体液浸泡方法考察了其矿化能力,以地塞米松为模型药物考察其释药能力和生物相容性。合成的介孔生物活性玻璃微管材料具有复杂的管状多级结构、快速的矿化能力和良好的生物相容性,并具备一定的磁性,是一种不可多得的药物缓释材料。     

磁性UiO-66复合材料的合成及其对水体中硝基酚有机分子的吸附性能

以溶剂热法制备了Fe_3O_4@SiO_2-PSS@UiO-66结构的磁性多孔复合材料,并利用XRD,TEM,SEM,IR,TG,VSM和N2吸附-脱附对样品的结构和形貌进行测试表征。研究结果表明:磁性UiO-66复合材料是以球型Fe_3O_4为核,MOF为壳的核-壳结构,其表面的MOF层由多个立方多晶堆积组装而成,且具有良好的超顺磁性。进一步研究了Fe_3O_4@SiO_2-PSS@UiO-66对2-硝基-1,3-苯二酚的吸附性能。探讨了吸附时间,吸附量和2-硝基-1,3-苯二酚初始浓度在吸附过程中的影响,结果表明:当吸附时间为12h,吸附剂的用量为5 mg,2-硝基-1,3-苯二酚浓度为400 mg·L~(-1)时,最大吸附量为161.36 mg·g~(-1)。另外,磁性UiO-66复合材料对2-硝基-1,3-苯二酚高的吸附性能可能是由于UiO-66与2-硝基-1,3-苯二酚之间的静电作用以及二者之间苯环的π-π作用。     

基于自由基配体的Dy(Ⅲ)配合物的设计、合成、结构及磁性

以氮氧自由基为配体,合成了2例未见文献报道的氮氧自由基-稀土配合物[Dy（hfac）₃（NIT-C₃H₅）（H₂O）]与[Dy（hfac）₃（NIT-C₃H₅）]_n（hfac=六氟乙酰丙酮,NIT-C₃H₅=2-环丙烷基-4,4,5,5-四甲基-2-咪唑啉-3-氧化-1-氧基自由基）。单晶结构分析表明配合物1为单核结构,单斜晶系P2₁/c空间群;配合物2为一维结构,单斜晶系P2₁/c空间群。交流磁化率测试结果表明配合物2虚部表现出频率依赖,这表明配合物2是单链磁体。     

由联苯四羧酸配体构筑的一维锰(Ⅱ)和二维铜(Ⅱ)配位聚合物的合成、晶体结构及磁性质

采用水热方法,用2种联苯四羧酸配体（2,4-H₄bpta和3,5-H₄bpta）和4,4''-联吡啶（4,4''-bipy）或2,2''-联吡啶（2,2''-bipy）分别与MnCl₂·4H₂O和CuCl₂·H₂O反应,合成了一个具有一维双螺旋链结构的配位聚合物[Mn（μ₃-2,4-H₂bpta）（4,4''-bipy）₂]_n（1）和一个二维层状配位聚合物{[Cu（μ4-3,5-bpta）_0.5（2,2''-bipy）（H₂O）]·H₂O}_n（2）,并对其结构和磁性质进行了研究。结构分析结果表明2个配合物分别属于单斜晶系,P2₁/c和C2/c空间群。配合物1具有一维双螺旋链结构,而且这些一维链通过O-H…N氢键作用进一步形成了二维超分子网络。而配合物2具有二维层状结构。研究表明,配合物1中相邻锰离子间存在铁磁相互作用。