磁性核壳纳米材料【ppt】.ppt

2.2.2水热(溶剂热)法 Fe3O4纳米粒子的水热(溶剂)制备通常是指在高温(130℃-250℃)高压(0.3MPa-4MPa)条件下,在水或有机溶剂的反应环境下，首先将铁盐(氯化铁、硫酸铁等)可控转变为氢氧化铁和氢氧化亚铁，这些氢氧化物在外加还原剂或氧化剂的作用下，被可控还原或氧化为Fe3O4纳米颗粒[6]。 优点：Fe3O4纳米颗粒纯度高，晶型好，晶粒发育完整，尺寸可控且稳定性好。 缺点：由于水热(溶剂热)法在高温条件下进行，制备的Fe3O4纳米粒子在高温下很容易团聚，而且设备投资大。 2、磁性纳米材料 同样,采用水热法时，产物的品型、尺寸、形貌和性质与制备条件紧密相关。其中，溶剂热时间被认为是最重要的影响因素，Deng[7]等研究发现，在乙二醇为溶剂，反应温度为200 ℃的条件下，溶剂热时间由8 h延长至72 h，制备的Fe3O4纳米粒子的粒径从200 nm增大到约800 nm，饱和磁化强度也有明显增强。 另外，不同种类表面活性剂被广泛用作改性剂加入到水热(溶剂热)法制备Fe3O4纳米粒子的过程中。 2、磁性纳米材料 2.2.3微乳液法 微乳液法是指两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成各相同性和热力学稳定的单相乳液体系，具有双亲性能的表面活剂将连续液相介质分割成无数微小空间从而形成大量微型反应器，反应物在微型反应器中反应生成固体产物，由于晶体成核、生长、团聚等过程受到微型反应器的限制，从而形成具有一定形态结构的纳米颗粒。 优点：实验装置简单、容易操作、能耗低。 缺点：反应过程中需要额外使用表面活性剂和有机溶剂，而且制备的Fe3O4纳米粒子的结晶性能和磁性能较差[8]。 2、磁性纳米材料 采用微乳液法合成Fe3O4纳米粒子时，Fe3O4纳米粒子的合成反应正是在这些微型反应器内部进行，因此制备的Fe3O4纳米粒子具有窄的粒径分布和优异的单分散性能。 该法的影响因素主要包括表面活性剂类型、表面活性剂与助表面活性剂的摩尔比、表面活性剂与溶剂的摩尔比和反应物浓度。 2、磁性纳米材料 2.2.4溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是湿化学方法合成纳米金属氧化物的一种，通过前驱体的水解形成溶胶，经过凝胶化和后处理获得最终产物[9]。 优点：纳米晶的成核和生长很容易被控制，从而有效避免了纳米晶的聚集和沉降，从而得到粒径分布窄、纯度高的产物。 缺点：凝胶过程较慢，致使合成时间较长，而且铁源大多采用金属醇盐,成本偏高。 产物Fe3O4纳米粒子的形貌和结构与前驱体浓度、反应温度、pH值、反应时间均密切相关。 2、磁性纳米材料 2.2.5微波超声法 微波超声法制备磁性 Fe3O4纳米晶一种是将前驱共沉淀物在微波超声辐射下回流、陈化一定时间，而后将所得样品快速冷至室温，经离心分离等处理而制得纳米磁性材料粉体。 此外，更多的则是采用微波辅助水热合成或微波辅助共沉淀制备磁性纳米晶。如 Parsons [10]等以 Fe2 +/OH－= 1:3的比例将NaOH 溶液连续 4h 滴定到 Fe2 +的溶液中，然后将反应溶液放置于微波密封舱加热至 125℃ ，并持续25min得到粒径分布在28nm左右的 Fe3O4纳米晶。 超声法是利用超声波所产生的“超声波气化泡”爆炸释放出的能量，分解前驱物来制备磁性纳米颗粒的方法。这种“超声波气化泡”作用与传统搅拌技术相比，更容易实现介质均匀混合，消除局部浓度不均，提高反应速率，促进新相的形成，而且对团聚还可以起到剪切作用，因此有利于微小颗粒的形成。 2、磁性纳米材料 2.2.6热分解法 热分解法是指将有机铁化合物溶解在溶剂中，控制反应温度，然后在高压反应釜或者借助冷凝回流使反应物分解、沉淀得到产物[11]。 优点：反应过程简便，纳米粒子具有高度的单分散性，合成的纳米颗粒的均匀性好，不需要进行粒径筛选既可进行批量生产。 缺点：磁性粒子亲水性能较差，只能溶于非极性溶剂中，限制了其在相关领域的应用。 除了以上几种常用的液相制备Fe3O4纳米粒子的方法以外，空气氧化法、电化学法等制备方法也相继有人报道。 2、磁性纳米材料 3.1磁性核/壳结构纳米复合材料 在实际应用中，一般要求Fe3O4纳米粒子具有均匀的颗粒尺寸、良好的液相分散性以及优异的化学稳定性和生物相容性。然而，纳米材料的高比表面能和各向异性Fe3O4纳米晶独特的偶极矩作用，使其很容易发生聚集和沉降，从而不能形成稳定的液-固分散体系，限制了其在大部分液相体系中的应用。此外，小粒径的Fe3O4纳米粒子本身容易被氧化为γ-Fe2O3，而催化和吸附分离领域的应用关键就是保持其在应用环境中的稳定性。因此，需要对磁性Fe3O4纳米粒子进行表面改性。 目前,最直接的改性方法就是对磁性Fe3O4纳米粒子进行包覆，形成磁性核/壳结构纳米复合材料，以降低Fe3O4纳