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近年来,磁性纳米复合材料无论是在科研领域,还是在工业生产上都备受人们的关注,尤其是以磁性纳米粒子为核,以聚合物或者相容性好的二氧化硅为壳的复合纳米粒子。核壳结构不但解决了磁性纳米粒子易于团聚的问题,而且使材料更容易功能化,进而可以开发应用性更广的材料。
本论文采用化学共沉淀法,制备了草酸根修饰的铁氧体纳米粒子,并以此为核,利用复合模板剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与四丁基溴化铵(TBAB),在铁氧体表面包覆一层多孔的二氧化硅。研究了不同焙烧方式对核壳结构磁性材料结构与性能的影响。利用透射电镜(TEM)和X射线粉末衍射(XRD)对纳米粒子的结构和粒径进行了表征;利用X射线光电子能谱(XPS)确定了核组分铁氧体中铁的价态和组成;采用氮气吸附/脱附(BET)曲线测试了材料的孔结构和孔分布;通过振动样品磁强计(VSM)对样品的磁学性质进行了研究。结果表明:纳米粒子为核壳结构,其中核为γ—Fe2O3,壳为多孔的SiO2,纳米粒子显示出超顺磁性和单分散性,比表面积为150㎡/g左右,饱和磁化强度约为20emu/g。
在此基础上,采用浸渍法制备了功能化的纳米磁性材料,负载银的纳米复合材料Ag—γ—Fe2O3@SiO2。并对其进行了XRD、BET、XPS、VSM一系列表征。结果表明:负载银的纳米复合材料Ag—γ—Fe2O3@SiO2比表面积为78.5㎡/g,饱和磁化强度约为15emu/g。将此材料应用到了催化降解氧化甲基橙体系,表明此复合材料不但可以再外磁场的作用下迅速分离,而且在催化氧化降解效果方面也呈现良好的结果,在温度为80℃,pH值为3和双氧水(30%)为氧化剂的条件下,甲基橙的降解率接近100%。
以KH—570功能化的纳米复合材料Ag—γ—Fe2O3@SiO2呈现疏水性,与甲基丙烯酸甲酯聚合制备成纳米复合材料,UV—Vis—NIR光学性能研究结果表明,复合材料在250-800nm波长范围内呈现“光学梳”的结构。