Синтез наночасток магнетиту з використанням електрохімічного окислення

Abstract

Наночастинки магнетиту перспективні для використання у фармацевтичній і медичній галузях для цільової доставки ліків, розділення біохімічних продуктів, магнітно-резонансної томографії, імунологічних досліджень тощо. Для отримання магнетиту високої чистоти із покращеними магнітними характеристиками визначено оптимальні умови електрохімічного окислення Fe2+ → Fe3+ на PbO2-аноді в кислому розчині FeSO4 і показано, що його швидкість зростає при потенціалах, що вищі ніж 1.3 В. Інтенсифікації анодного процесу сприяє перемішування, яке за рахунок зменшення товщини приелектродного дифузійного шару дає можливість проводити окислення при густині струму 0.7–1.2 А/дм2. У результаті електролізу отримали розчин із вмістом Fe3+ і Fe2+ (2:1), підлужненням якого виділили осад Fe3O4. Розміри частинок – 10–15 нм, магнітна сприйнятливість – 1.18. На основі цього магнетиту синтезували експериментальні зразки магнітної рідини (намагніченість насичення – 35 кА/м). Наночастицы магнетита перспективны для использования в фармацевтической и медицинской отраслях для целевой доставки лекарств, разделения биохимических продуктов, магнитно-резонансной томографии, иммунологических исследований и т.п. Для получения магнетита высокой чистоты с улучшенными магнитными характеристиками определены оптимальные условия электрохимического окисления Fe2+ → Fe3+ на PbO2-аноде в кислом растворе FeSO4 и показано, что его скорость возрастает при потенциалах выше 1.3 В. Интенсификации анодного процесса способствует перемешивание, которое за счет уменьшения толщины приэлектродного диффузионного слоя позволяет проводить окисление при плотности тока 0.7–1.2 А/дм2. В результате электролиза получен раствор с содержанием Fe3+ и Fe2+ (2:1), подщелачиванием которого выделен осадок Fe3O4. Размеры частиц – 10–15 нм, магнитная восприимчивость – 1.18. На основе данного магнетита синтезированы экспериментальные образцы магнитной жидкости (намагниченность насыщения – 35 кА/м). Aim. Magnetite nanoparticles are perspective for use in the pharmaceutical and medical industries for targeted drugs delivery, separation of biochemical products, magnetic-resonance tomography and immunological studies. Methods and results. Optimum conditions for electrochemical oxidation of Fe2+ → Fe3+ on PbO2-anode have been determined in the acidic solution of FeSO4 to obtain a high purity magnetite with improved magnetic characteristics. It is shown that its speed increases at potentials higher than 1.3 V. Intensifi cation of the anodic process is promoted by mixing, that thanks to reducing the thickness of the near-electrode diffusion layer allows the oxidation at current density of 0.7–1.2 A/dm2. Conclusion. As a result of electrolysis a Fe3+and Fe2+ solution with content 2:1 has been obtaine. Fe3O4 precipitate has been obtained by adding the base. Particle size is 10–15 nm, the magnetic susceptibility is 1.18. On the basis of magnetite the experimental samples of magnetic fl uid has been synthesized (magnetization saturation is 35 kA/m).