左 芳 刘 东 张 嫦
（西南民族大学化学与环境保护工程学院，成都 610041）
【摘要】本文首先采用共沉淀法制备四氧化三铁磁性纳米粒子，然后多巴胺在其表面自聚合形成以四氧化三铁为核，聚多巴胺为壳的核/壳结构纳米粒子。利用透射电子显微镜、X射线衍射、傅立叶红外光谱和振动样品磁强计对其结构和磁性能进行了表征和测量。结果表明，聚多巴胺包覆后的四氧化三铁磁性纳米粒子表现出超顺磁性，并且具有较高的饱和磁化强度59.4 emu·g−1。
【关键词】四氧化三铁；多巴胺；表面修饰
四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子由于独特的超顺磁性使其在生物分离、靶向药物、核磁共振成像、肿瘤磁热疗等生物医学领域具有广阔的应用前景[1]。但是表面未修饰的Fe3O4的疏水性、易聚集和易氧化限制了应用，所以有必要对其进行表面修饰。
多巴胺（Dopamine，DA）通过自聚合可以在有机或无机基体表面形成聚多巴胺（PDA）层[2～4]，与其他有机小分子和聚合物相比具有以下优点：（1）PDA结构上含有氨基和酚羟基，可以为进一步的表面修饰提供一个有效的平台，以满足应用的多样性；（2）PDA具有优异的亲水性、生物相容性和稳定性，如图1所示。
图1 The structure of PDA and the preparation process ofFe3O4/PDA core/shell nanoparticles
本文首先利用共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米粒子，通过Fe-O键，在Fe3O4的表面形成单分子层的DA，随后DA在O2和PH为8.5的条件下自聚合形成Fe3O4/PDA核/壳结构的纳米粒子，利用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅立叶红外光谱（FT-IR）和振动样品磁强计（VSM）对其结构和磁性能进行了表征和测量，如图2所示。
图2 The TEM photos of Fe3O4/PDA nanoparticles
Fe3O4/PDA纳米粒子X射线粉末衍射图如图3所示，与标准Fe3O4的谱图（JCPDS File，No.01-082-1533）比较，两者比较吻合。不同的是，谱峰略显宽缓，并有背底，这是因为颗粒为纳米级的原因。
图3 The XRD of Fe3O4/PDA nanoparticles
PDA和Fe3O4/PDA的红外光谱图如图4所示，PDA的谱图中在1287 cm−1处出现了酚中的C-O伸缩振动特征峰，1511 cm−1处是苯环上C-H弯曲振动引起的吸收峰，苯环上C=C伸缩振动及N-H弯曲振动吸收峰的重叠峰出现在1602 cm−1处；对应PDA的吸收峰，Fe3O4/PDA谱图中出现了相应的吸收峰，吸收峰位置蓝移，峰强减弱，此外在570 cm−1处出现Fe-O键的吸收峰。
图4 FTIR spectra of PDA and Fe3O4/PDA
Fe3O4/PDA室温下的磁滞回线如图5所示，样品矫顽力接近0，饱和磁化强度为59.4emu·g−1。
图5 Hysteresis loop of Fe3O4/PDA at room temperature
综上所述，成功合成了PDA改性的Fe3O4磁性纳米粒子，作为一种新型的功能磁性纳米粒子，在生物、医药、信息、催化、分离、环境等领域具有潜在的应用前景。
[1] Sophie Laurent，Delphine Forge，Marc Port，et al.，Chemical Reviews，2008，108（6），2064～2110
[2] H. Lee，M. Dellatore Shara，M. Miller William，et al.，Science，2007，318，426～430
[3] Phillip B. Messersmith，Science，2008，319，1767～1768
[4] J. H. Waite，Nature Materials，2008，7（1），8～9
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