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SiO2具有良好的生物相容性及抗分解能力且表面存在丰富的羟基,而在纳米Fe3O4表面包覆SiO2后可以提高Fe3O4的稳定性及生物相容性,由此制备的Fe3O4@SiO2复合材料在生物大分子和细胞分离上有着广阔的应用前景。因此对纳米Fe3O4及Fe3O4@SiO2复合材料的制备方法及性能研究有着重要的意义。
本文探索了条件简单温和、环境友好且成本较低的纳米Fe3O4及Fe3O4@SiO2复合材料的制备方法,采用透射电镜,扫描电镜,X射线衍射,能谱及红外光谱等手段对产物的形貌及性能进行了研究,同时还研究了钴离子掺杂对.Fe3O4磁学性能的影响。
首先,采用微乳液法制备出了晶形非常完整的纳米Fe3O4颗粒,对R值,反应温度及碱浓度等影响因素进行了系统的研究,探讨了不同条件下制备产物的磁学性能。研究表明微乳液可以提供纳米尺寸的水核反应器,为晶体生长提供了良好的环境,水核的大小是影响产物尺寸和形貌的关键。
其次,采用共沉淀法,以有机碱TMAOH为沉淀剂成功合成了反尖晶石结构纳米Fe3O4颗粒,对反应的影响因素进行了探讨,与传统共沉淀法不同的是,有机碱TMAOH既作为沉淀剂参与反应,也起到分散剂的作用,阻止了纳米颗粒的进一步团聚长大,此法较为简便,对反应条件要求不高,对于纳米Fe3O4的大规模推广生产有借鉴意义。
本文还研究了钴离子掺杂对纳米Fe3O4磁性的影响,结果表明钴离子的掺入极大的改变了产物的矫顽力。当钴掺入量为10%及30%时,所制备产物的矫顽力接近于普通纳米Fe3O4的15倍之多,这对于制备大矫顽力的材料具有很大的指导意义。
最后,以共沉淀法为基础,采用PEG—4000作为表面包覆剂制备出了在水及乙醇中均有良好分散性的水基磁流体。
以水基磁流体为原料,采用改进St(o)ber方法,成功合成了Fe3O4@SiO2复合材料。对反应条件进行了较深入的分析,研究了合成机理,制备出了尺寸在50-300nm范围内可以自由调节的球形纳米粒子,该法制备的纳米颗粒分散性较好,同时可以自由调节SiO2壁厚及铁核大小。这对于开展生物应用实验有着很大的帮助,可以根据实际需求制备出不同大小及包覆量的复合粒子。