一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料及制法和应用

本发明属于纳米材料领域，涉及一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料及其制备方法。

背景技术：

牛血清蛋白(bsa)分子583个氨基酸残基，分子量为66.430kda，等电点约为4.7。bsa一般作为稳定剂被用于限制酶或者修饰酶的保存溶液和反应液中，因为有些酶在低浓度下不稳定或活性低。加入bsa后，它可能起到“保护”或“载体”作用，不少酶类添加bsa后能使其活性大幅度提高。磁性纳米粒子因为兼具磁性材料和纳米材料的特性优势，如超顺磁性、磁共振性、亲水/亲油性等，在磁共振医学、雷达技术、信息存储、柔性电子、污水处理等领域备受瞩目。因此，纳米磁性颗粒及其衍生物的制备技术成为磁性纳米材料发展中的关键。在制备过程中，可控制备及表面功能化技术尤其重要，它们决定了磁性纳米颗粒的物理化学性质、胶体稳定性和生物性(如生物相容性)。其中，立方倒尖晶石型四氧化三铁(fe3o4)材料因特有的磁学特性而成为纳米磁性颗粒家族中的重要成员。当fe3o4纳米颗粒尺寸减小到临界值以下，其磁性从多磁域变为单磁域，表现出超顺磁性。但是fe3o4纳米颗粒在制备及使用过程中存在易团聚和易沉降等问题，该问题主要由fe3o4纳米颗粒的二级结构重排和颗粒聚集体重量大所引起。

技术实现要素：

发明的目的在于解决现有技术中传统磁性材料易团聚和易沉降的问题。

本发明采用牛血清蛋白和四氧化三铁作为生物基超顺磁性复合材料的原料，采用多壁碳纳米管作为模板，制备纳米颗粒尺寸均匀的多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物包裹的四氧化三铁复合材料。提供一种工艺简单，环境友好的生物基超顺磁性纳米材料的制备方法。

牛血清蛋白具有稳定好等优点，但是其在小分子盐作用下，其空间三级结构能在温和条件下被破坏，分子结构中的二硫键被打断，形成自组装体，可以制备得到纳米膜材料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料，所述复合材料包含多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物和纳米四氧化三铁，其中，所述多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物包裹所述纳米四氧化三铁。

优选地，按重量份计，所述纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料包含多壁碳纳米管0.5-1.5份、牛血清蛋白5-20份、纳米四氧化三铁1-5份。

更优选地，按重量份计，所述纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料包含多壁碳纳米管1-1.5份、牛血清蛋白10-20份、纳米四氧化三铁2-4.5份。

优选地，所述纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料的粒径为150-700nm。

优选地，所述多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物是通过牛血清蛋白与多壁碳纳米管在冰浴或冷冻条件下进行超声得到所述多壁碳纳米管和牛血清蛋白的杂化复合物。

优选地，所述的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料通过将多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物与三氯化铁采用氧化剂氧化得到。

优选地，所述氧化进行之后进一步进行盐溶液处理。

第二方面，本发明提供所述的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将牛血清蛋白与多壁碳纳米管混合物在冰浴或冷冻条件下进行杂化后冻干得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物；

(2)将含有第一氧化剂的有机溶剂与三氯化铁混合，然后加入第二氧化剂混匀；

(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的产物混合，在200-500℃条件下进行反应，得到以所述多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物为模板的纳米四氧化三铁颗粒；

(4)对步骤(3)得到的所述多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物为模板的纳米四氧化三铁颗粒用盐溶液处理，得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物包裹纳米四氧化三铁的复合材料，即纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料。

在制备多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物时，为了避免牛血清蛋白变性，本发明人通过在冰浴和/或冷冻条件下进行制备，来保持牛血清蛋白的稳定性。

优选地，步骤(1)中采用超声进行杂化，

优选地，超声功率为450-600w。

优选地，步骤(1)中，杂化后还包括超声分散；

优选地，所述超声分散的超声功率为100-200w；

优选地，所述超声分散0.5-2h；

优选地，所述超声分散在在冰浴或冷冻条件下进行。

优选的，步骤(1)中所述冻干温度为-50℃至-200℃。

优选的，步骤(2)中，所述三氯化铁、第一氧化剂、第二氧化剂和有机溶剂的重量比为5-13：3-7：4-10：18-28。

优选的，步骤(2)中所述第一氧化剂为醋酸钠；

或者，优选地，所述第二氧化剂为乙二胺或葡萄糖中的一种或两种；

或者，优选地，所述有机溶剂为多元醇溶剂，更优选的，所述有机溶剂为乙二醇。

优选的，步骤(3)中反应时间为2-8h，优选的，反应时间为4-6h。

优选的，步骤(4)中，所述盐溶液为ph值为8.5-10的磷盐酸盐溶液，

优选地，所述磷盐酸盐溶液为三(2-羧乙基)磷盐酸盐溶液，

更优选地，所述磷盐酸盐中，按重量份计，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐2-10份、三(2-羧乙基)磷盐酸盐10-20份。

优选的，所述步骤(4)中，盐溶液处理之前还包括在冰浴或冷冻条件下进行超声处理，优选地，所述超声功率为100-200w。

优选的，所述步骤(4)中，所述盐溶液处理之后还包括进行抽滤处理。

第三方面，本发明还提供所述的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料或者所述的制备方法制备得到的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料在机械，电子，光学，磁学，化学和生物学领域的应用。

本发明的一种具体实施方式中，所述一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料的制备方法包含如下步骤：

(1)将多壁碳纳米管与牛血清蛋白在水溶液中混合，首先在超声波清洗机中，在超声功率为500w的条件下超声10分钟；然后将混合液放置于功率为200w的超声波细胞粉碎仪中，在冰浴条件下超声1小时，得到多壁碳纳米管与牛血清蛋白混合液；

(2)将步骤(1)中的混合液使用液氮冷冻，然后在冷冻干燥机上冻干，得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物混合粉末；

(3)将fecl3·6h2o在玛瑙研钵中研磨成粉末，并称取醋酸钠粉末，乙二醇试剂同时添加到干燥的烧杯中，然后往其中加入乙二胺将粉末分散，使用封口膜密封，放置于磁力搅拌器上，在室温、100r/min条件下搅拌5min，混合均匀；

(4)将步骤(2)中的混合物与步骤(3)的产物混合，添加到反应釜中，搅拌混合均匀。同时配置三羟甲基氨基甲烷盐酸盐水溶液与三(2-羧乙基)磷盐酸盐混合，配置三(2-羧乙基)磷盐酸盐溶液，并使用5mol/l浓度的氢氧化钠溶液调节溶液的ph值；

(5)将反应釜放置于200℃恒温烘箱中加热，保持恒温4小时，然后取出反应釜，将液体使用离心机离心，取离心后的沉淀物，使用去离子水和无水乙醇对沉淀物反复清洗数次，直至清洗的上清液呈现干净透明状态，最后将清洗完毕的沉淀物放置于50℃烘箱中干燥24小时，得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物为模板的纳米四氧化三铁颗粒；

(6)将步骤(5)中的多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物为模板的纳米四氧化三铁颗粒分散于去离子水中，采用超声波细胞粉碎仪在冰浴、200w功率条件下清洗15min；然后采用步骤(4)中配置的三(2-羧乙基)磷盐酸盐溶液对得到的粉末进行清洗；

(7)将步骤(6)中的混合液在纳米滤膜上抽滤，使用去离子水清洗抽滤循环3次，去除黑色颗粒表面附着物，然后将得到的黑色颗粒重新分散于三(2-羧乙基)磷盐酸盐溶液中，重复步骤(6)，然后将其再次抽滤、清洗，得到黑色固体颗粒，将其放置于40℃、真空度为0.08kmp真空干燥箱中干燥，得到超顺磁性牛血清蛋白/四氧化三铁复合纳米颗粒。

本发明通过牛血清蛋白自组装体的纳米膜为修饰，对纳米fe3o4基体颗粒进行包裹，形成性能优异的各向异性球纳米颗粒。制备出一种具备超顺磁性的多功能复合纳米磁性材料。

本发明提供的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料含有牛血清蛋白，可以有效改善纳米四氧化三铁的毒性，生物相容性强，安全性高，而且牛血清蛋白对四氧化三铁的磁性影响较小。另外，牛血清蛋白表面携带的多种官能团为四氧化三铁在碳纳米管表面的附着提供足够多的位点，促进四氧化三铁在其表面的附着。

附图说明

图1所示为实施例1的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料透射电镜图；

图2所示为实施例1的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料磁场强度示意图；

图3所示为实施例2的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料透射电镜图；

图4所示为实施例2的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料磁场强度示意图；

图5所示为实施例3的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料透射电镜图；

图6所示为实施例3的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料磁场强度示意图；

图7所示为对比例1的纳米四氧化三铁/溶菌酶复合材料透射电镜图；

图8所示为对比例2的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料透射电镜图。

具体实施方式

本发明解决的技术问题是，提供一种磁性材料不易团聚和不易沉降的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料。

本发明通过牛血清蛋白自组装体的纳米膜为修饰，对纳米fe3o4基体颗粒进行包裹，形成性能优异的各向异性球纳米颗粒。制备出一种具备超顺磁性的多功能复合纳米磁性材料。

本发明的一种具体实施方式中，所述复合材料包含多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物和纳米四氧化三铁，其中，所述多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物包裹所述纳米四氧化三铁。

本发明的一种具体实施方式中，按重量份计，所述纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料包含多壁碳纳米管0.5-1.5份、牛血清蛋白5-20份、纳米四氧化三铁1-5份；

本发明的一种具体实施方式中，按重量份计，所述纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料包含多壁碳纳米管1-1.5份、牛血清蛋白10-20份、纳米四氧化三铁2-4.5份；

本发明的一种具体实施方式中，所述纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料的粒径为150-700nm。

本发明的一种具体实施方式中，通过牛血清蛋白与多壁碳纳米管在冰浴或冷冻条件下进行超声得到所述多壁碳纳米管和牛血清蛋白的杂化复合物。

本发明的一种具体实施方式中，所述纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料通过将多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物与三氯化铁采用氧化剂氧化得到。

本发明的一种具体实施方式中，所述纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料将多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物与三氯化铁采用氧化剂氧化后，进一步进行盐溶液处理。

本发明的一种具体实施方式中，所述的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将牛血清蛋白与多壁碳纳米管混合物在冰浴或冷冻条件下进行杂化后冻干得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白的杂化复合物；

(2)将含有第一氧化剂的有机溶剂与三氯化铁混合，然后加入第二氧化剂混匀；

(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的产物混合，在200-500℃条件下进行反应，得到以所述多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物为模板的纳米四氧化三铁颗粒；

(4)对步骤(3)得到的所述多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物为模板的纳米四氧化三铁颗粒用盐溶液处理，得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物包裹纳米四氧化三铁的复合材料，即纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料。

本发明的一种具体实施方式中，步骤(1)中采用超声进行杂化，超声功率为450-600w。

本发明的一种具体实施方式中，步骤(1)中，杂化后还包括超声分散。

本发明的一种具体实施方式中，所述超声分散的超声功率为100-200w。

本发明的一种具体实施方式中，所述超声分散0.5-2h。

本发明的一种具体实施方式中，所述超声分散在冰浴或冷冻条件下进行。

本发明的一种具体实施方式中，步骤(1)中所述冻干温度为-50℃至-200℃。

本发明的一种具体实施方式中，步骤(2)中，所述三氯化铁、第一氧化剂、第二氧化剂和有机溶剂的重量比为5-13：3-7：4-10：18-28。

本发明的一种具体实施方式中，步骤(2)中所述第一氧化剂为醋酸钠。

本发明的一种具体实施方式中，所述第二氧化剂为乙二胺或葡萄糖中的一种或两种。

本发明的一种具体实施方式中，所述有机溶剂为多元醇溶剂，更优选的，所述有机溶剂为乙二醇。

本发明的一种具体实施方式中，步骤(3)中反应时间为2-8h。

本发明的一种具体实施方式中，步骤(3)中反应时间为4-6h。

本发明的一种具体实施方式中，步骤(4)中，所述盐溶液为ph为8.5-10的磷盐酸盐溶液。

本发明的一种具体实施方式中，所述磷盐酸盐溶液为三(2-羧乙基)磷盐酸盐溶液。

本发明的一种具体实施方式中，所述磷盐酸盐中，按重量份计，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐2-10份、三(2-羧乙基)磷盐酸盐10-20份。

本发明的一种具体实施方式中，所述步骤(4)中，盐溶液处理之前还包括在冰浴或冷冻条件下进行超声处理。

本发明的一种具体实施方式中，所述超声功率为100-200w。

本发明的一种具体实施方式中，所述步骤(4)中，所述盐溶液处理之后还进行抽滤处理。

本发明的一种具体实施方式中，所述的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料或者所述的制备方法制备得到的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料在机械，电子，光学，磁学，化学和生物学领域的应用。

本发明的一种具体实施方式中，所述一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料的制备方法包含如下步骤：

(1)将多壁碳纳米管与牛血清蛋白在水溶液中混合，首先在超声波清洗机中，在超声功率为500w的条件下超声10分钟；然后将混合液放置于功率为200w的超声波细胞粉碎仪中，在冰浴条件下超声1小时，得到多壁碳纳米管与牛血清蛋白混合液。

步骤1中的牛血清蛋白与多壁碳纳米管混合液在超声波细胞粉碎仪中经过超声后，牛血清蛋白与碳纳米管之间产生较强的分子间相互作用，使多壁碳纳米管缠绕性降低，在牛血清蛋白液中能均匀分散形成多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物材料。

(2)将步骤(1)中的混合液使用液氮冷冻，然后在冷冻干燥机上冻干，得到多壁碳纳米管与牛血清蛋白杂化复合物混合粉末。

经过步骤2的冷冻干燥后，牛血清蛋白与碳纳米管之间的相互作用促使牛血清蛋白能在碳纳米管表面附着牢固。

(3)将fecl3·6h2o在玛瑙研钵中研磨成粉末，并称取醋酸钠粉末，乙二醇试剂同时添加到干燥的烧杯中，然后往其中加入乙二胺将粉末分散，使用封口膜密封，放置于磁力搅拌器上，在室温、100r/min条件下搅拌5min，混合均匀。

步骤3作用为准备可制备纳米四氧化三铁的前驱物。

(4)将步骤(2)中的混合物与步骤(3)的产物混合，添加到反应釜中，搅拌混合均匀。同时配置三羟甲基氨基甲烷盐酸盐水溶液与三(2-羧乙基)磷盐酸盐混合，配置三(2-羧乙基)磷盐酸盐溶液，并使用5mol/l浓度的氢氧化钠溶液调节溶液的ph值(得到tcep溶液)。

步骤4将四氧化三铁的前驱物、多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物材料混合放置到反应器中；同时准备tcep溶液。

(5)将反应釜放置于200℃恒温烘箱中加热，保持恒温4小时，然后取出反应釜，将液体使用离心机离心，取离心后的沉淀物，使用去离子水和无水乙醇对沉淀物反复清洗数次，直至清洗的上清液呈现干净透明状态，最后将清洗完毕的沉淀物放置于50℃烘箱中干燥24小时，得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物为模板的纳米四氧化三铁颗粒。

步骤5制备四氧化三铁/牛血清蛋白/碳纳米管复合材料，四氧化三铁由前驱物在碳纳米管上自然生长，牛血清蛋白的作用是增加碳纳米管表面的活性位点，同时促进碳纳米管在溶液中的分散，降低碳纳米管相互间的缠绕。使纳米四氧化三铁能在多壁碳纳米管表面更多的生长。

(6)将步骤(5)中的多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物为模板的纳米四氧化三铁颗粒分散于去离子水中，采用超声波细胞粉碎仪在冰浴、200w功率条件下清洗15min；然后采用步骤(4)中配置的三(2-羧乙基)磷盐酸盐溶液对得到的粉末进行清洗处理。

步骤6中使用磷盐酸盐溶液(tcep溶液)对复合材料进行清洗处理，是为了使tcep溶液与牛血清蛋白之间发生反应，促进牛血清蛋白组装并对纳米四氧化三铁颗粒进行包裹，形成更加致密的微纳米颗粒。

(7)将步骤(6)中的混合液在纳米滤膜上抽滤，使用去离子水清洗抽滤循环3次，去除黑色颗粒表面附着物，然后将得到的黑色颗粒重新分散于三(2-羧乙基)磷盐酸盐溶液中，重复步骤(6)，然后将其再次抽滤、清洗，得到黑色固体颗粒，将其放置于40℃、真空度为0.08kmp真空干燥箱中干燥，得到超顺磁性牛血清蛋白/四氧化三铁复合纳米颗粒。

反复清洗是为了去除步骤6中的残留液体。

下面实施例中所用到的试剂及仪器来源如下所示。

表1实施例中用到的试剂信息表

超声波细胞粉碎仪，宁波新芝生物仪器jy99-iidn型；

冷冻干燥机，上海皓庄仪器fd-a10n-50型冷冻干燥机；

振动样品磁强计，美国lakeshore7407型；

透射电镜，日本日立公司jem-3010型号；

粒度测试仪，美国beckmancoulterls230型，牌号fl33196-2500usa。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现以实施例详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料

(1)将1g多壁碳纳米管与10g牛血清蛋白在水溶液中混合，首先在超声波清洗机中，冰浴条件下，在超声功率为500w、频率为50khz的条件下超声10分钟；然后将10.5g的混合液放置于功率为200w、频率为50khz的超声波细胞粉碎仪中，在冰浴条件下超声1小时，然后使用液氮冷冻，在冷冻干燥机上冻干，得到9g多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物粉末。

(2)将10g的fecl3·6h2o在玛瑙研钵中研磨成粉末，并称取5g醋酸钠粉末，25g乙二醇试剂同时添加到干燥的烧杯中，然后往其中加入8g乙二胺将粉末分散，使用封口膜密封，放置于磁力搅拌器上，在室温、100r/min条件下搅拌5min，混合均匀备用。

(3)将步骤(1)中得到的9g混合物粉末与步骤(2)的产物混合，添加到反应釜中，搅拌混合均匀，将反应釜放置于200℃恒温烘箱中加热，保持恒温4小时，然后取出反应釜，将液体使用离心机离心，取离心后的沉淀物8g。使用40g的去离子水和40g的无水乙醇对沉淀物反复清洗数次，直至清洗的上清液呈现干净透明状态，最后将清洗完毕的沉淀物放置于50℃烘箱中干燥24小时，得到以多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物为模板的纳米四氧化三铁颗粒。

(4)使用8g的tris-hclbuffer与50g的去离子水混合配置成58g的tris-hclbuffer水溶液。取其中20g的tris-hclbuffer水溶液与15g的tcep混合，配置成35g的tcep溶液，并使用5mol/l浓度的氢氧化钠溶液调节溶液的ph值至8.5。

将步骤(3)中得到的6g以多壁碳纳米管和牛血清蛋白为模板的纳米四氧化三铁颗粒分散于5g去离子水中，采用超声波细胞粉碎仪在冰浴、200w功率、频率为50khz条件下处理15min；然后取20g上述配制的tcep溶液对得到的粉末进行清洗。

(5)将步骤(4)中的混合液在纳米滤膜上抽滤，使用30g去离子水清洗抽滤循环3次，去除黑色颗粒表面附着物，然后将得到的黑色颗粒重新分散于tcep溶液中，重复步骤(4)，然后将其再次抽滤、清洗，得到黑色固体颗粒，将其放置于40℃、真空度为0.08kmp真空干燥箱中干燥，得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物包裹纳米四氧化三铁的超顺磁性四氧化三铁/牛血清蛋白复合纳米颗粒。

使用透射电镜观测得到的产物，产物的微观结构图如图1所示，由图可知，四氧化三铁微纳米球形颗粒表面较为模糊，证明其表面已经包裹有机物，因此，牛血清蛋白已经成功包裹在四氧化三铁表面。采用样品振动磁力计对制备的复合磁性材料的磁性强度进行检测，如图2所示，复合纳米颗粒的磁性为1.0emu，磁性良好。

采用ls230粒度测试仪对产物进行粒径测量，得到粒径范围为150-700nm。

实施例2一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料

(1)将1.5g多壁碳纳米管与20g牛血清蛋白在水溶液中混合，首先在超声波清洗机中，冰浴条件下，在超声功率为500w、频率为50khz的条件下超声10分钟；然后将21.5g的混合液放置于功率为200w、频率为50khz的超声波细胞粉碎仪中，在冰浴条件下超声1小时，然后使用液氮冷冻，在冷冻干燥机上冻干，得到20g的多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物混合粉末。

(2)将13g的fecl3·6h2o在玛瑙研钵中研磨成粉末，并称取7g醋酸钠粉末，28g乙二醇试剂同时添加到干燥的烧杯中，然后往其中加入10g乙二胺将粉末分散，使用封口膜密封，放置于磁力搅拌器上，在室温、100r/min条件下搅拌5min，混合均匀备用。

(3)将步骤(1)中20g的混合物粉末与步骤(2)的产物混合，添加到反应釜中，搅拌混合均匀，将反应釜放置于200℃恒温烘箱中加热，保持恒温4小时，然后取出反应釜，将液体使用离心机离心，取离心后的沉淀物15g，使用50g去离子水和50g无水乙醇对沉淀物反复清洗数次，直至清洗的上清液呈现干净透明状态，最后将清洗完毕的沉淀物放置于50℃烘箱中干燥24小时，得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物为模板的纳米四氧化三铁颗粒。

(4)同时使用10g的tris-hclbuffer与60g的去离子水混合配置成70g的tris-hclbuffer水溶液备用。取其中30g的tris-hclbuffer水溶液与20g的tcep混合，配置成50g的tcep溶液，并使用5mol/l浓度的氢氧化钠溶液调节溶液的ph值至9。

将步骤(3)中得到的12g以多壁碳纳米管和牛血清蛋白为模板的纳米四氧化三铁复合颗粒分散于10g去离子水中，采用超声波细胞粉碎仪在冰浴、200w功率、频率为50khz条件下清洗15min；然后取30g的tcep溶液对得到的粉末进行清洗。

(5)将步骤(4)中的混合液在纳米滤膜上抽滤，使用40g的去离子水清洗抽滤循环3次，去除黑色颗粒表面附着物，然后将得到的黑色颗粒重新分散于20g的tcep溶液中，重复步骤(4)，然后将其再次抽滤、清洗，得到黑色固体颗粒，将其放置于40℃、真空度为0.08kmp真空干燥箱中干燥，得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物包裹纳米四氧化三铁的超顺磁性四氧化三铁/牛血清蛋白复合纳米颗粒。

使用透射电镜观测得到的产物，制备的产物的微观结构图如图3所示，由图可知，四氧化三铁微纳米球形颗粒表面较为模糊，证明其表面已经包裹有机物，因此，牛血清蛋白已经成功包裹在四氧化三铁表面。采用样品振动磁力计对制备的复合磁性材料的磁性强度进行检测，如图4所示，复合纳米颗粒的磁性为0.8emu，磁性良好。

采用ls230粒度测试仪对产物进行粒径测量，得到粒径范围为150-700nm。

实施例3一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料

(1)将0.5g多壁碳纳米管与5g牛血清蛋白在水溶液中混合，首先在超声波清洗机中，冰浴条件下，在超声功率为500w、频率为50khz的条件下超声10分钟；然后将5.5g混合液放置于功率为200w、频率为50khz的超声波细胞粉碎仪中，在冰浴条件下超声1小时，然后使用液氮冷冻，在冷冻干燥机上冻干，得到5g多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物混合粉末。

(2)将5g的fecl3·6h2o在玛瑙研钵中研磨成粉末，并称取3g醋酸钠粉末，18g乙二醇试剂同时添加到干燥的烧杯中，然后往其中加入4g乙二胺将粉末分散，使用封口膜密封，放置于磁力搅拌器上，在室温、100r/min条件下搅拌5min，混合均匀备用。

(3)将步骤(1)中5g的混合物粉末与步骤(2)的产物混合，添加到反应釜中，搅拌混合均匀，将反应釜放置于200℃恒温烘箱中加热，保持恒温4小时，然后取出反应釜，将液体使用离心机离心，取离心后的沉淀物4g，使用30g的去离子水和30g的无水乙醇对沉淀物反复清洗数次，直至清洗的上清液呈现干净透明状态，最后将清洗完毕的沉淀物放置于50℃烘箱中干燥24小时，得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物为模板的纳米四氧化三铁颗粒。

(4)同时使用5g的tris-hclbuffer与40g的去离子水混合配置成45g的tris-hclbuffer水溶液备用。取其中25g的tris-hclbuffer水溶液与10g的tcep混合，配置成35g的tcep溶液，并使用5mol/l浓度的氢氧化钠溶液调节溶液的ph值至9。

将步骤(3)中得到的3g以多壁碳纳米管和牛血清蛋白为模板的纳米四氧化三铁复合颗粒分散于8g去离子水中，采用超声波细胞粉碎仪在冰浴、200w功率、频率为50khz条件下清洗15min；然后采用20g的tcep溶液对得到的粉末进行清洗。

(5)将步骤(4)中的混合液在纳米滤膜上抽滤，使用40g的去离子水清洗抽滤循环3次，去除黑色颗粒表面附着物，然后将得到的黑色颗粒重新分散于15g的tcep溶液中，重复步骤(4)，然后将其再次抽滤、清洗，得到黑色固体颗粒，将其放置于40℃、真空度为0.08kmp真空干燥箱中干燥，得到多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物包裹纳米四氧化三铁的超顺磁性四氧化三铁/牛血清蛋白复合纳米颗粒。

使用透射电镜观测得到的产物，制备的产物的微观结构图如图5所示，由图可知，四氧化三铁微纳米球形颗粒表面较为模糊，证明其表面已经包裹有机物，因此，牛血清蛋白已经成功包裹在四氧化三铁表面。采用样品振动磁力计对制备的复合磁性材料的磁性强度进行检测，如图6所示，复合纳米颗粒的磁性为0.13emu，磁性良好。

采用ls230粒度测试仪对产物进行粒径测量，得到粒径范围为150-700nm。

对比例1一种纳米四氧化三铁/溶菌酶复合材料

(1)将1g多壁碳纳米管与10g溶菌酶在水溶液中混合，首先在超声波清洗机中，冰浴条件下，在超声功率为500w、频率为50khz的条件下超声10分钟；然后将10.5g的混合液放置于功率为200w、频率为50khz的超声波细胞粉碎仪中，在冰浴条件下超声1小时，然后使用液氮冷冻，在冷冻干燥机上冻干，得到9g多壁碳纳米管与溶菌酶混合粉末。

(2)将10g的fecl3·6h2o在玛瑙研钵中研磨成粉末，并称取5g醋酸钠粉末，25g乙二醇试剂同时添加到干燥的烧杯中，然后往其中加入8g乙二胺将粉末分散，使用封口膜密封，放置于磁力搅拌器上，在室温、100r/min条件下搅拌5min，混合均匀备用。

(3)将步骤(1)中得到的9g混合物粉末与步骤(2)的产物混合，添加到反应釜中，搅拌混合均匀，将反应釜放置于200℃恒温烘箱中加热，保持恒温4小时，然后取出反应釜，将液体使用离心机离心，取离心后的沉淀物8g。使用40g的去离子水和40g的无水乙醇对沉淀物反复清洗数次，直至清洗的上清液呈现干净透明状态，最后将清洗完毕的沉淀物放置于50℃烘箱中干燥24小时，得到多壁碳纳米管为模板的纳米四氧化三铁颗粒。

(4)使用8g的tris-hclbuffer与50g的去离子水混合配置成58g的tris-hclbuffer水溶液。取其中20g的tris-hclbuffer水溶液与15g的tcep混合，配置成35g的tcep溶液，并使用5mol/l浓度的氢氧化钠溶液调节溶液的ph值至8.5。

将步骤(3)中得到的6g纳米四氧化三铁颗粒分散于5g去离子水中，采用超声波细胞粉碎仪在冰浴、200w功率、频率为50khz条件下清洗15min；然后取20g上述配制的tcep溶液对得到的粉末进行清洗。

(5)将步骤(4)中的混合液在纳米滤膜上抽滤，使用30g去离子水清洗抽滤循环3次，去除黑色颗粒表面附着物，然后将得到的黑色颗粒重新分散于tcep溶液中，重复步骤(4)，然后将其再次抽滤、清洗，得到黑色固体颗粒，将其放置于40℃、真空度为0.08kmp真空干燥箱中干燥，得到溶菌酶/四氧化三铁复合纳米颗粒。

使用透射电镜观测得到的产物，该产物的微观结构图如图7所示，由图可知，没有较为完整的纳米球状体出现，说明四氧化三铁颗粒成型不成功。

对比例2一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料

(1)将0.5g多壁碳纳米管与2g牛血清蛋白在水溶液中混合，首先在超声波清洗机中，冰浴条件下，在超声功率为500w、频率为50khz的条件下超声10分钟；然后将2.5g混合液放置于功率为200w、频率为50khz的超声波细胞粉碎仪中，在冰浴条件下超声1小时，然后使用液氮冷冻，在冷冻干燥机上冻干，得到2g多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物混合粉末。

(2)将5g的fecl3·6h2o在玛瑙研钵中研磨成粉末，并称取3g醋酸钠粉末，18g乙二醇试剂同时添加到干燥的烧杯中，然后往其中加入4g乙二胺将粉末分散，使用封口膜密封，放置于磁力搅拌器上，在室温、100r/min条件下搅拌5min，混合均匀备用。

(3)将步骤(1)中2g的混合物粉末与步骤(2)的产物混合，添加到反应釜中，搅拌混合均匀，将反应釜放置于200℃恒温烘箱中加热，保持恒温4小时，然后取出反应釜，将液体使用离心机离心，取离心后的沉淀物1.5g，使用30g的去离子水和30g的无水乙醇对沉淀物反复清洗数次，直至清洗的上清液呈现干净透明状态，最后将清洗完毕的沉淀物放置于50℃烘箱中干燥24小时，得到多壁碳纳米管为模板的纳米四氧化三铁颗粒。

(4)同时使用5g的tris-hclbuffer与40g的去离子水混合配置成45g的tris-hclbuffer水溶液备用。取其中25g的tris-hclbuffer水溶液与10g的tcep混合，配置成35g的tcep溶液，并使用5mol/l浓度的氢氧化钠溶液调节溶液的ph值至9。

将步骤(3)中得到的1.5g复合颗粒分散于8g去离子水中，采用超声波细胞粉碎仪在冰浴、200w功率、频率为50khz条件下清洗15min；然后采用20g的tcep溶液对得到的粉末进行清洗。

(5)将步骤(4)中的混合液在纳米滤膜上抽滤，使用40g的去离子水清洗抽滤循环3次，去除黑色颗粒表面附着物，然后将得到的黑色颗粒重新分散于15重量份的tcep溶液中，重复步骤(4)，然后将其再次抽滤、清洗，得到黑色固体颗粒，将其放置于40℃、真空度为0.08kmp真空干燥箱中干燥，得复合材料。

使用透射电镜观测得到的产物，制备的产物的微观结构图如图8所示，由图可知，复合材料发生团聚，不呈现规整的球状，而且无磁性。

对比例2与实施例3的区别在于，对比例2中牛血清蛋白的用量为2g，而实施例3中牛血清蛋白的用量为5g。对比例2中制备得到的复合材料发生团聚，不呈现规整的球状，而且无磁性，说明以本发明提供的用量制备的复合材料具有优越的性能。

对比例3一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料

对比例3的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料与实施例3的制备方法相似，不同之处在于对比例3中步骤(3)中烘干温度为120℃。

使用透射电镜观测得到的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料。复合材料发生团聚，不呈现规整的球状，而且无磁性。

对比例4一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料

对比例4的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料与实施例3的制备方法相似，不同之处在于对比例4中步骤(1)中未加入多壁碳纳米管。

使用透射电镜观测得到的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料。复合材料发生团聚，不呈现规整的球状，而且无磁性。

对比例5一种纳米四氧化三铁复合材料

对比例5的纳米四氧化三铁复合材料与实施例3的制备方法相似，不同之处在于对比例5中步骤(1)中未加入牛血清蛋白。

使用透射电镜观测得到的纳米四氧化三铁复合材料。复合材料发生团聚，不呈现规整的球状，而且无磁性。

对比例6一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料

对比例6的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料与实施例3的制备方法相似，不同之处在于对比例6中步骤(1)中制备多壁碳纳米管和牛血清蛋白杂化复合物时，在常温条件下，超声功率为500w、频率为50khz条件下超声10分钟。

使用透射电镜观测得到的纳米四氧化三铁复合材料。复合材料发生团聚，不呈现规整的球状，而且无磁性。

对比例7一种纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料

对比例7的纳米四氧化三铁/牛血清蛋白复合材料与实施例3的制备方法相似，不同之处在于对比例7中步骤(4)中以5mol/l浓度的氢氧化钠溶液清洗超声分散的粉末。

使用透射电镜观测得到的纳米四氧化三铁复合材料。复合材料发生团聚，不呈现规整的球状，而且无磁性。

以上所述仅为本发明较佳实施例，并不用于局限本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在本发明的保护范围之内。