磁性微粒的制备及其结构和性能研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:a0701302
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
磁性纳米粒子在物理、化学等方面表现出与常规材料不同的特殊性能,磁性纳米材料广泛应用于磁流体、磁记录材料、磁催化、巨磁电阻材料、生物医学材料和雷达吸波材料等领域,发展具有独特结构和组成的磁性纳米粒子并付诸应用受到人们的极大关注。然而磁性纳米粒子具有易团聚成块、表面功能基团少等缺点,这使得它难以满足更广泛的应用,因此表面包覆的磁性纳米复合微粒成为当前材料领域研究的热点。银由于具有性质稳定、无毒、生物相容性好、导电性好等优点,因此用银包覆磁性纳米微粒可以改善磁性微粒的磁性和导电性能,这扩大磁性微粒的应用范围。本文研究了磁性FeNi纳米粒子和Fe3O4纳米粒子及其表面包覆银层的核壳结构纳米粒FeNi@Ag和Fe3O4@Ag的制备方法,对所合成的纳米粒子的结构组成、形貌及对应的磁性能进行了表征;同时,本论文首次采用水热法合成了一种新型棒状结构的Co-Mn磁性复合物,并对其结构和磁性能进行了研究。本论文的创新性点如下:(1)研究发现FeNi纳米粒子的结构和性能与外界合成条件,如微波、超声及机械搅拌密切相关,这为控制和优化FeNi纳米粒子的尺寸和磁性能提供了新思路;(2)尝试了不同的方法在FeNi和Fe3O4表面包覆银层,所合成的核壳结构FeNi@Ag和Fe3O4@Ag纳米粒子具有磁性和导电性能,这扩大了磁性微粒的应用范围;(3)通过简单的水热反应首次合成出长约50~150μm,直径约1~3μm的Co-Mn微棒,研究了合成工艺对产物结构和磁性能的影响,得出了Co-Mn微棒尺寸和形貌一定程度可控的制备方法。本论文取得的主要研究结果如下:(1)分别在超声、机械和微波条件下,采用水合肼水相还原铁盐和镍盐制备出了不同形貌和组分的FeNi合金纳米粒子。超声条件下,不同Fe/Ni投料摩尔比均制得球形纳米粒子,粒径介于50~120 nm之间;机械搅拌条件下按Fe/Ni等摩尔投料比制得的纳米粒子结构为表面乳突状的100 nm的纳米球;微波条件下按Fe/Ni等摩尔投料比制得了尺度分布较宽的立方体型FeNi合金纳米粒子。由此可见,控制反应条件和投料摩尔比直接影响到FeNi合金纳米粒子的形貌和尺寸。最后,利用振动样品磁强计(VSM)测定了各种FeNi合金纳米粒子在室温下的磁性能,所有FeNi合金纳米粒子均显示出良好的软磁材料特性。机械搅拌合成的Fe/Ni等摩尔投料比的纳米粒子具有最高的饱和磁化强度(92.68emu/g)。在合成FeNi合金纳米粒子的基础上,分别用3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)或氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性后包覆银层合成了FeNi@Ag纳米粒子。MPTS改性后合成的核壳结构FeNi@Ag为的球状纳米粒子,其表面含有数纳米的乳突结构,纳米球粒径约100 nm,分散均匀,粒径分布窄。EDS和XRD证明这种核壳纳米粒同时含有FeNi和Ag的晶体结构,其饱和磁化强度为41.14 emu/g。(2)采用共沉淀法合成了分散均匀、粒径约30 nm的Fe3O4纳米粒子,分别用MPTS、APTES或正硅酸四乙酯(TEOS)对其改性后再在其表面包覆银层。MPTS改性后合成的Fe3O4@Ag粒径约50 nm,分散较好。XRD验证了所合成的Fe3O4@Ag纳米粒子中存在立方相Fe3O4晶体和Ag晶体。Fe3O4和Fe3O4@Ag纳米粒子均显示出超顺磁性特征,Fe3O4@Ag饱和磁化强度为16.81 emu/g。(3)通过简便的水热反应首次合成出长约50~150μm,直径约1~3μm的Co-Mn微棒。通过电镜,X-射线能谱(EDS)和X-射线衍射(XRD)对合成产物的组成,结构和形貌进行了表征,结果显示微棒状Co-Mn复合物的分子式可记为Co9MnP4O11。Co-Mn投料摩尔比、温度及还原剂均对合成产物的形貌有重要影响。磁滞回线显示这种微棒状的Co-Mn复合物Co9MnP4O11是一种弱磁性、保持磁化能力相对较强的磁性物质。本论文为可控制备和改性磁性微粒提供了新思路,所得出的结构和性能之间的对应关系具有一定的学术价值,这种磁性微粒在核磁共振成像、靶向给药、细胞分离、电磁屏蔽等领域将有广阔的应用前景。
其他文献
音乐教学中,小学音乐与舞蹈的结合意义非凡.音乐之于舞蹈来说是其声音,而舞蹈之于音乐而言则可称之为其形体,两者关系十分密切.小学音乐教师要以《全日制义务教育音乐课程标
语篇分析是将语篇看作一个整体,围绕篇章的整体内容,从宏观大处着眼再到微观逻辑意义探索的语言研究模式。本文探讨语篇分析在理工类大学英语教学中的应用,从宏观分析策略和
电压与无功功率是一对密不可分、相互影响的变量,实现它们之间的平衡,不仅有利于生产,使负荷能够安全稳定运行,同时也能降低损耗,节约电费,降低设备运行的维护周期和维护费用
电视台首先是新闻宣传机构,做好新闻报道无疑是它最重要的任务之一。因此,绝大多数电视台都打出了“新闻立台”的牌子。改革开放以来,特别是近几年来,悄然兴起的“民生”新闻
上海,从来就不是一个缺少想象的地方。综观上海的电视市场,各种节目形态、或老或新的形象传播手段在相互角力,传统电视、数字电视、IP电视、宽频电视、手机电视、楼宇电视、
本文以《试验设计方法》课程为例,在分析案例教学模式在《试验设计方法》课程中应用的重要性的基础上,对《试验设计方法》案例教学中存在的几个误区进行论述,提出适用于该门
案例教学法具有重视双向交流、鼓励学生独立思考、侧重提高把知识转变为行动等多方面的独特作用,在学校的德育教育教学过程中得到了广泛应用.本文着重从中职教育德育课《职业
通过开放性创新型具体实施方案与分阶段的具体实施措施,MATLAB实践锻炼了学生创新能力与团队合作能力,学生的学习态度有了明显的改善,取得了一定的成绩.教师对传统的教学方法
勿庸置疑,全球信息网络以及通信技术的迅猛发展将传媒行业带入了一个崭新的时代。一大批网络新媒体如雨后春笋般成长起来。目前,仅在中国,据目前注册的网站数量就达到60多万
随着现代教育模式的变革,以往的钢琴教学模式不能适应现代音乐教学的需求。大学钢琴教学作为现代高校教学改革的重要部分,教育领域部分对此关注度极高,部分教学理论在大学钢