Для осуществления фазовых и структурных превращений, необходимых для получения требуемых свойств материалов, как правило проводится термообработка. Однако для наноструктурироанных материалов отжиг при высоких температурах обычно приводит к нежелательной агрегации и спеканию, т.е. к деградации структуры.
Полые наноструктуры пользуются особым вниманием благодаря возможности внедрения различных веществ. Частицы из оксида железа годятся для множества применений. Гематит альфа-Fe
2O
3 может использоваться в газовых сенсорах, катализаторах и электродных материалах. Магнитные оксиды железа магнетит Fe
3O
4 и маггемит гамма-Fe
2O
3 находят применение в биомедицине – контрастные агенты для ЯМР-томографии, доставка лекарств и сепарация биологических материалов. Для большинства подобных применений немаловажным фактором является способность хорошо диспергироваться в воде.
Корейские исследователи предложили для получения полых наночастиц оксида железа экранировать прекурсор во время отжига слоем диоксида кремния. Схема синтеза приведена на рисунке 1. Сначала получают наночастицы бета-FeOOH путем гидролиза FeCl
3. Потом они покрываются слоем диоксида кремния при гидролизе ТЭОСа и отжигаются, вследствие чего формируются частицы гематита с полостью. SiO
2 удаляется при обработке NaOH, и получаются частицы гематита с полостью. Если до удаления оболочки провести отжиг в восстановительной атмосфере, то образуется магнетит.
Полость образуется из-за сильной адгезии между частицами оксида железа и внутренней поверхностью оболочки SiO
2. При отжиге бета-FeOOH без оболочки формирующиеся из-за разложения поры быстро схлопываются.
Веретенообразные частицы имеют диаметр около 15 нм и длину около 70 нм, толщина стенки составляет 5 нм. Они хорошо диспергируются в воде и образуют стабильные коллоидные взвеси. Частицы из Fe3O4 проявляют суперпарамагнитное поведение. Исследователи показали, что полые частицы могут использоваться для доставки лекарств.
Работа
«Wrap–bake–peel process for nanostructural transformation from b-FeOOH nanorods to biocompatible iron oxide nanocapsules» опубликована в
Nature Materials.
