复杂结构磁性纳米粒子的合成及性质研究

发布时间：2017-07-08 09:04

  本文关键词：复杂结构磁性纳米粒子的合成及性质研究

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【摘要】：磁性纳米粒子在许多领域受到研究者们广泛的关注,例如,磁流体、催化、生物医学、磁共振成像、数据存储、环境保护等。然而,磁性纳米粒子化学活性高,在空气中很容易氧化,容易丢失磁性和分散性,在很大程度上限制了它们的应用。将磁性纳米粒子与贵金属等形成复杂结构磁性纳米粒子不但能提高磁性纳米粒子的稳定性,而且表现出新颖的,多样化的特殊性能和发展潜能。合成和研究复杂结构磁性纳米粒子已经成为纳米研究领域的热点。本文以三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,以环境友好型的金属配合物为前驱体通过纳米微乳液法结合具有磁性的Fe、具有光学性质的Au和具有荧光性质的ZnO形成FeAu@ZnO三元复杂结构的核壳纳米粒子;在钙钛矿结构La_(1-x)Sr_xMnO_3磁性纳米粒子表面包裹AuZnO壳层,形成La_(1-x)Sr_xMnO_3@AuZnO复杂结构纳米粒子;在Fe_3O_4中掺杂贵金属Rh形成RhFe_3O_4纳米粒子。利用透射电子显微镜(TEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)、荧光光谱仪(PL)、振动样品磁强计(VSM)、综合物性测量系统(PPMS)等仪器设备对制备的纳米复合粒子的结构和性质进行了深入的研究和分析。合成的纳米粒子表面具有生物友好的聚合物薄膜,在不用进行二次修饰的情况下就具有良好的水溶性和生物相容性,因而具有更广阔的应用前景。主要研究工作如下:1.双分散核壳型磁-光-荧光纳米复合粒子的合成采用纳米微乳液法合成单分散的聚合物(PEO-PPO-PEO)包裹的FeAu@ZnO纳米复合粒子。形貌和结构分析表明,合成的纳米粒子形状几乎一致,呈球形,粒径分布窄,具有高的结晶性和明显的核壳结构。红外光谱研究证明PEO-PPO-PEO分子存在于合成的纳米粒子表面,使纳米粒子在无机和有机溶剂中都具有良好的分散性。紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析显示该纳米粒子良好的吸收和发射性能。FeAu@ZnO纳米粒子矫顽力约为19 Oe,表现出软铁磁性或近超顺磁性。通过修改的郎之万方程对磁滞回线进行拟合,拟合结果表明FeAu@ZnO纳米粒子具有单磁畴。此外,纳米粒子在溶剂中的分散和收集过程进一步表明了这种核壳结构的磁性纳米粒子具有良好的磁控性能。2.兼具磁性和光学性质的La_(1-x)Sr_xMnO_3@AuZnO纳米复合粒子的合成及表征通过纳米微乳液法,以具有生物相容性的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂制备La_(1-x)Sr_xMnO_3@AuZnO纳米复合粒子。通过透射电子显微镜(TEM、HRTEM)和X-射线粉末衍射仪(XRD)对纳米粒子进行结构和形貌分析,表明合成的纳米粒子粒度均匀、呈球形、粒径分布窄、结晶度高、核壳结构明显。傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)表明PVP薄膜存在于纳米粒子表面,使之具有双分散性。紫外可见光谱仪(UV-Vis)、瞬态-稳态荧光光谱仪(PL)、振动样品磁强计(VSM)和综合物性测量系统(PPMS)对纳米粒子的光学和磁学性质进行表征,显示该纳米粒子在无机溶剂和有机溶剂中均具有优异的光学和磁学性能。3.RhFe_3O_4纳米复合粒子的合成和性质研究使用PEO-PPO-PEO作为表面活性剂,通过还原前驱体乙酰丙酮铑和乙酰丙酮铁(Ⅲ)制备聚合物包裹的RhFe_3O_4纳米复合粒子。形貌和结构分析得出该纳米粒子结晶性能良好。通过VSM和PPMS对合成的纳米粒子的磁性进行测试,结果显示,纳米粒子具有良好的磁响应,在室温条件下显示软铁磁性。傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)证明具有无毒、稳定等优点的聚合物包裹在纳米粒子表面,使RhFe_3O_4纳米复合粒子具有良好的双相分散性。兼具磁性和催化性能的RhFe_3O_4纳米复合粒子有望成为一种非常有研究价值的催化剂。
【关键词】：FeAu@ZnO La_(1-x)Sr_xMnO_3@AuZnO RhFe_3O_4 纳米复合粒子 荧光 磁性
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 磁性纳米粒子10-11
• 1.2 ZnO纳米材料11-12
• 1.3 核壳结构多功能纳米粒子12-15
• 1.3.1 核壳结构纳米粒子的定义及分类12-13
• 1.3.2 核壳结构纳米粒子的制备方法13-14
• 1.3.3 核壳结构纳米粒子的应用前景14-15
• 1.4 测试方法15-16
• 1.4.1 纳米粒子的形貌及结构的表征15-16
• 1.4.2 纳米粒子的光学性质分析测试16
• 1.4.3 纳米粒子的磁学性质分析测试16
• 1.5 选题意义16-18
• 参考文献18-24
• 第二章 双向分散的核壳型磁-光-荧光纳米粒子的合成24-39
• 2.1 引言24
• 2.2 实验部分24-26
• 2.2.1 药品24-25
• 2.2.2 PEO-PPO-PEO-FeAu@ZnO纳米粒子的合成25
• 2.2.3 PEO-PPO-PEO-FeAu@ZnO纳米粒子的表征和分析25-26
• 2.2.4 磁滞回线分析26
• 2.3 结果与讨论26-34
• 2.3.1 FeAu@ZnO纳米粒子的结构分析26-29
• 2.3.2 FeAu@ZnO纳米粒子的磁学性质29-31
• 2.3.3 FeAu@ZnO纳米粒子的光学性能分析31-34
• 2.4 本章小结34-35
• 参考文献35-39
• 第三章 兼具磁性和光学性质的La_(1-x)Sr_xMnO_3@AuZnO纳米粒子的制备与表征39-55
• 3.1 引言39-40
• 3.2 实验部分40-41
• 3.2.1 药品40
• 3.2.2 La_(1-x)Sr_xMnO_3@AuZnO纳米复合粒子的制备40-41
• 3.2.3 La_(1-x)Sr_xMnO_3@AuZnO纳米复合粒子的表征41
• 3.3 结果与讨论41-49
• 3.3.1 La_(1-x)Sr_xMnO_3@AuZnO纳米复合粒子的纳米结构和TEM形态41-44
• 3.3.2 La_(1-x)Sr_xMnO_3@AuZnO纳米复合粒子的光学性质分析44-47
• 3.3.3 La_(1-x)Sr_xMnO_3@AuZnO纳米复合粒子的磁性分析47-49
• 3.4 本章小结49-51
• 参考文献51-55
• 第四章 RhFe_3O_4纳米复合粒子的合成和性质研究55-65
• 4.1 引言55-56
• 4.2 实验部分56
• 4.2.1 药品56
• 4.2.2 RhFe_3O_4纳米复合粒子的制备56
• 4.2.3 RhFe_3O_4纳米复合粒子的表征56
• 4.3 结果与讨论56-61
• 4.3.1 FT-IR分析56-57
• 4.3.2 XRD分析57-58
• 4.3.3 TEM分析58-59
• 4.3.4 磁性分析59-61
• 4.4 本章小结61-63
• 参考文献63-65
• 攻读学位期间发表的学术论文目录65-67
• 致谢67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈维苗;丁云杰;薛飞;宋宪根;;CO加氢制C_2含氧化合物Rh基催化剂中常见助剂的作用[J];物理化学学报;2015年01期

2 王现红;贺攀科;程文正;刘晓;李雪梅;吴君华;刘红玲;;单分散双相可溶四氧化三铁纳米微粒的多醇法制备及磁性[J];化学研究;2014年02期

3 李成魁;祁红璋;严彪;;磁性纳米四氧化三铁颗粒的化学制备及应用进展[J];上海金属;2009年04期

4 于东生,周震涛;La_(1-x)Sr_xMnO_3的制备及其电催化性能[J];稀有金属材料与工程;2005年03期

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本文编号：533819