由水铁矿前驱体制备磁性纳米微粒与水—甘油基磁性液体的制备及特性研究

发布时间：2018-12-25 17:10

【摘要】：对水铁矿Fe5O7(OH)·4H2O的化学诱导相变规律进行了研究。根据此相变规律可制备γ-Fe2O3-α-FeO(OH)二元纳米微粒体系和单元γ-Fe2O3纳米微粒体系。实验结果表明,低结晶的水铁矿前驱体在仅有FeCl2或NaOH的溶液中,没有相变发生,所制备出的产物磁性与前驱体的接近。当处理液为FeCl2/NaOH溶液时,产物的磁性大大增强且有相变发生,并且产物的化学组份、形态均依赖于FeCl2和NaOH的摩尔比。此相变过程包括：水铁矿经历团聚生长并转变为α-FeO(OH):相,再转变为γ-Fe2O3相。当FeCl2的浓度为0.1mol/L,并且FeCl2与NaOH的摩尔比为0.4时,γ-Fe2O3微粒形态是片状FeCl,与NaOH的摩尔比为0.6时,γ-Fe2O3微粒形态是球状。片状微粒中Fe的含量比球状微粒中Fe的含量低,但它们的磁化强度近似相等,并且片状微粒的矫顽力更大些。由表面效应解释了形态和磁化强度的差异,而矫顽力的差异可归因于形状的影响。采用化学诱导相变法制备了γ-Fe2O3复合磁性纳米微粒,并用类似自形成离子型磁性液体的制备方法合成了水-甘油基γ-Fe2O3/Ni2O3磁性液体。磁性液体的密度(ρ)和粘度(η)分别用密度瓶和粘度计(SV-10)来测量。用振动样品磁强计(vsM, HH-15)对微粒和磁性液体的σ-H磁化曲线进行了测量。实验结果表明,磁性液体的约化磁化强度随着甘油含量的增加而减小。微粒体积分数相同的水-甘油基γ-Fe2O3/Ni2O3磁性液体,由于基液的不同其饱和磁化强度也不同。从与磁性纳米微粒的磁化强度吻合程度来说,纯水基磁性液体的约化饱和磁化强度比甘油基磁性液体吻合得好。随着基液中甘油含量的增加,磁性液体的磁化强度逐渐减弱。用磁通闭合的环状团聚体模型对这种磁化强度损失进行了解释。这种环状团聚体存在于零磁场区域并且在低场和高场下对磁化强度均没有贡献,以致磁性液体中纳米微粒的有效磁性体积分数减少。基液中粘度的增加减弱了微粒的热效应,同时环状团聚体的数量也相应增加,这就使得磁性液体的磁化强度降低。这种约化磁化强度和磁性液体基液粘度间的关系可称之为“粘磁效应”(viscomagnetic effect)。由强磁性的γ-Fe2O3/Ni2O3复合磁性纳米微粒和弱磁性的水铁矿(Fe5O7(OH)·4H2O)合成了不同比例水-甘油基二元磁性液体,并对其进行密度、粘度、磁化性质研究。实验结果表明,二元磁性液体的磁化性质同单元不同比例水-甘油基γ-Fe2O3/Ni2O3复合纳米微粒磁性液体的磁化性质一致,这说明二元磁性液体的磁化强度主要由强磁性的γ-Fe2O3/Ni2O3复合纳米微粒贡献,并且随着基液粘度的增加其磁化强度相应减弱。对不同比例水-甘油基γ-Fe2O3/Ni2O3复合纳米微粒磁性液体的磁致光透射率进行了研究。实验结果表明,在加磁场后,随着基液中甘油含量的增加,磁性液体的粘度逐渐增大,磁性液体的磁致光透射率逐渐减低。综上所述,基液中甘油的含量不仅会影响磁性液体的磁化强度还会影响其磁光透射率的大小。
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【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;O482.5

【参考文献】