磁性镍锌铁氧体基纳米复合材料的制备及其应用研究
发布时间：2021-11-18 23:25
磁性铁氧体纳米材料具有新颖的理化性质和优良的性能,如磁性强、比表面积大、化学稳定性好、易制备、低毒等优点。在使用时可以利用外加磁场进行回收,大的比表面积提供足够的活性位点,并且可以根据应用需求与其他材料结合改良性质,被认为是一种有广阔发展前景的纳米材料。本论文以镍锌铁氧体磁性纳米材料的制备为基础,分别与GO、ZnO和Ag复合得镍锌铁氧体基纳米复合材料,分别研究其在酶固定化、染料降解及抗菌方面的应用。主要结论如下:（1）磁性Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米颗粒的制备:以硝酸铁、硝酸锌、硝酸镍为原料,通过溶胶-凝胶法和快速燃烧法分别制备磁性Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米颗粒。实验结果表明,在400oC、2 h煅烧条件下,快速燃烧法制备的产物粒径和饱和磁化强度分别为20 nm与63.7 emu/g;以50%乙醇为溶剂、柠檬酸为络合剂、溶液pH=11,磁力搅拌24 h、80o
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁氧体纳米材料的晶体结构示意图
江苏大学硕士学位论文32+3+-242Zn+2Fe+8ΟΗ=ZnFeΟ+4ΗΟ1.1.2.3溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法在19世纪中期发展起来，又称为“前驱化合物法”，以金属盐为前驱体，将这些物质溶解在水或有机溶剂中，进行水解和缩合的反应。在液相中形成透明稳定的溶胶体系，经过分子之间缓慢聚合形成具有立体网状结构的凝胶。通过干燥、烧结和固化凝胶制备纳米结构材料[17]。该方法具有实验步骤简单、结晶完整、分散度高等优点[18]，广泛用于催化、化学传感、薄膜、纤维、光增益介质、光致变色和非线性应用、固态电化学设备、陶瓷行业、核工业和电子行业等领域[19]。但这种方法也有一定的缺陷，如反应周期长，找到合适的溶剂难，实验成本高，有毒不符合绿色化学的概念等[20]。制备粉体的简略流程如图1.2所示。图1.2溶胶-凝胶法制备流程图Fig.1.2Preparationflowchartofsol-gelmethod1.1.2.4超声波法随着科学技术的发展和相关科技的交叉融合，超声技术在工业、农业、医学、军事等领域得到广泛的研究，尤其为材料科学、气凝胶、食品化学等领域的应用开辟了一条新途径。在不同技术领域超声波的研究现状不同，其应用基于四个属性：热效应、机械效应、化学效应及空化作用[21]。超声波法又细分为超声沉淀法、超声电沉积法、超声乳液法、超声模板法、超声溶胶-凝胶法[22]，其原理主要为超声传播介质中产生的声空化效应。空化是将声波的低密度能量转化为与空化气泡破裂有关的高密度能量的有效工具，当超声波强度超过2W/cm2时，随着大量空化泡积累，液体介质中有声致发光现象。由于气体的压力和温度达到阈值，空化泡破裂、空腔坍塌，一个球形的快速衰减的激波在邻近的液体中传播，致使液体与悬浮物的接触面遭到破坏，形成纳米粒子。在声化学合成中，水声解的自由
磁性镍锌铁氧体基纳米复合材料的制备及其应用研究4基和空化引起的激波是纳米材料形成的两个关键因素[23,24]。该方法的优点是反应速度快、反应条件可控，能形成形状均匀、粒径分布窄、纯度高的纳米颗粒，但是过程不易控制，超声设备昂贵，不适合在工厂进行实际运用[25,26]。1.1.2.5水热法水热法是一种在液相中制备材料的方法，以水或其它有机溶剂作为液相，在规定的压力和温度下发生化学反应的过程[27]。这是一种在低温下反应的有效方法，可以大规模合成压电、磁性、光学、陶瓷等多种特殊化合物，通过快速对流和高效的溶质转移可以得到无位错的纯晶体，并且较易控制氧化条件[28,29]。该方法也有一定的缺陷，需要较长的反应时间，必须加入高浓度的氢氧化钠，热不稳定，难以实现尺寸均匀[30]。1.1.2.6聚合法聚合法是一种在引发剂和稳定剂作用下无机粒子和有机单体聚合形成磁性纳米粒子的方法，主要包括本体聚合法、悬浮聚合法、溶液聚合法、乳液聚合法[31,32]。聚合方法的选择主要取决于待合成物质的性质和形态，以及粒径大小和形状特点，一种材料可以通过几种不同的聚合方法合成。1.1.2.7快速燃烧法快速燃烧法是合成掺杂金属氧化物和简单金属氧化物的一种非常简单有效的方法[33]。该方法由于具有前驱物成本低、制备方法简单、热处理温度低、实现多组分超细均质化等优点而成为最有前途的技术之一[34]，制备流程如图1.3所示。图1.3快速燃烧法制备流程图Fig.1.3Preparationflowchartofrapidcombustionmethod
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁性高分子微球的制备[J]. 蒋家坤,王福春,蔡易晋,周均傲,陶震,黄达. 广东化工. 2020(03)
[2]钛酸锶光催化材料研究进展[J]. 李鹏伟,崔峻豪,葛岩峰,王建省,曾雄丰,赵英娜. 功能材料. 2020(01)
[3]纳米银抗菌应用的研究进展[J]. 胡烈海,朱新根,余双,江从元,许恒毅. 中国抗生素杂志. 2020(08)
[4]超声波在制备稀土纳米材料中的研究现状[J]. 刘铃声,王荣,马升峰,关卫华. 稀土. 2020(01)
[5]溶胶-凝胶法合成纳米材料研究进展[J]. 李丽华,王鹏,张金生,吴限,马诚. 化工新型材料. 2019(01)
[6]青霉素G酰化酶在含环氧基团的顺磁性聚合物微球上的固定化（英文）[J]. 陈星,杨露,詹望成,王丽,郭耘,王筠松,卢冠忠,郭杨龙. 催化学报. 2018(01)
[7]磁纳米颗粒材料研究进展[J]. 陆书斌. 大众科技. 2017(03)
[8]磁性纳米材料的制备与应用进展[J]. 桑亚非,赫玉欣,张丽,姚大虎,陆昶,高喜平,张玉清. 化工新型材料. 2017(01)
[9]ZnO纳米线/棒阵列的水热法制备及应用研究进展[J]. 郝锐,邓霄,杨毅彪,陈德勇. 化学学报. 2014(12)
[10]乙烯基Ia3d介孔硅分子筛的环氧化及其固定化青霉素酰化酶（英文）[J]. 詹望成,吕勇军,杨玲,郭杨龙,王艳芹,郭耘,卢冠忠. 催化学报. 2014(10)
本文编号：3503831
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁氧体纳米材料的晶体结构示意图
江苏大学硕士学位论文32+3+-242Zn+2Fe+8ΟΗ=ZnFeΟ+4ΗΟ1.1.2.3溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法在19世纪中期发展起来，又称为“前驱化合物法”，以金属盐为前驱体，将这些物质溶解在水或有机溶剂中，进行水解和缩合的反应。在液相中形成透明稳定的溶胶体系，经过分子之间缓慢聚合形成具有立体网状结构的凝胶。通过干燥、烧结和固化凝胶制备纳米结构材料[17]。该方法具有实验步骤简单、结晶完整、分散度高等优点[18]，广泛用于催化、化学传感、薄膜、纤维、光增益介质、光致变色和非线性应用、固态电化学设备、陶瓷行业、核工业和电子行业等领域[19]。但这种方法也有一定的缺陷，如反应周期长，找到合适的溶剂难，实验成本高，有毒不符合绿色化学的概念等[20]。制备粉体的简略流程如图1.2所示。图1.2溶胶-凝胶法制备流程图Fig.1.2Preparationflowchartofsol-gelmethod1.1.2.4超声波法随着科学技术的发展和相关科技的交叉融合，超声技术在工业、农业、医学、军事等领域得到广泛的研究，尤其为材料科学、气凝胶、食品化学等领域的应用开辟了一条新途径。在不同技术领域超声波的研究现状不同，其应用基于四个属性：热效应、机械效应、化学效应及空化作用[21]。超声波法又细分为超声沉淀法、超声电沉积法、超声乳液法、超声模板法、超声溶胶-凝胶法[22]，其原理主要为超声传播介质中产生的声空化效应。空化是将声波的低密度能量转化为与空化气泡破裂有关的高密度能量的有效工具，当超声波强度超过2W/cm2时，随着大量空化泡积累，液体介质中有声致发光现象。由于气体的压力和温度达到阈值，空化泡破裂、空腔坍塌，一个球形的快速衰减的激波在邻近的液体中传播，致使液体与悬浮物的接触面遭到破坏，形成纳米粒子。在声化学合成中，水声解的自由
磁性镍锌铁氧体基纳米复合材料的制备及其应用研究4基和空化引起的激波是纳米材料形成的两个关键因素[23,24]。该方法的优点是反应速度快、反应条件可控，能形成形状均匀、粒径分布窄、纯度高的纳米颗粒，但是过程不易控制，超声设备昂贵，不适合在工厂进行实际运用[25,26]。1.1.2.5水热法水热法是一种在液相中制备材料的方法，以水或其它有机溶剂作为液相，在规定的压力和温度下发生化学反应的过程[27]。这是一种在低温下反应的有效方法，可以大规模合成压电、磁性、光学、陶瓷等多种特殊化合物，通过快速对流和高效的溶质转移可以得到无位错的纯晶体，并且较易控制氧化条件[28,29]。该方法也有一定的缺陷，需要较长的反应时间，必须加入高浓度的氢氧化钠，热不稳定，难以实现尺寸均匀[30]。1.1.2.6聚合法聚合法是一种在引发剂和稳定剂作用下无机粒子和有机单体聚合形成磁性纳米粒子的方法，主要包括本体聚合法、悬浮聚合法、溶液聚合法、乳液聚合法[31,32]。聚合方法的选择主要取决于待合成物质的性质和形态，以及粒径大小和形状特点，一种材料可以通过几种不同的聚合方法合成。1.1.2.7快速燃烧法快速燃烧法是合成掺杂金属氧化物和简单金属氧化物的一种非常简单有效的方法[33]。该方法由于具有前驱物成本低、制备方法简单、热处理温度低、实现多组分超细均质化等优点而成为最有前途的技术之一[34]，制备流程如图1.3所示。图1.3快速燃烧法制备流程图Fig.1.3Preparationflowchartofrapidcombustionmethod
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁性高分子微球的制备[J]. 蒋家坤,王福春,蔡易晋,周均傲,陶震,黄达. 广东化工. 2020(03)
[2]钛酸锶光催化材料研究进展[J]. 李鹏伟,崔峻豪,葛岩峰,王建省,曾雄丰,赵英娜. 功能材料. 2020(01)
[3]纳米银抗菌应用的研究进展[J]. 胡烈海,朱新根,余双,江从元,许恒毅. 中国抗生素杂志. 2020(08)
[4]超声波在制备稀土纳米材料中的研究现状[J]. 刘铃声,王荣,马升峰,关卫华. 稀土. 2020(01)
[5]溶胶-凝胶法合成纳米材料研究进展[J]. 李丽华,王鹏,张金生,吴限,马诚. 化工新型材料. 2019(01)
[6]青霉素G酰化酶在含环氧基团的顺磁性聚合物微球上的固定化（英文）[J]. 陈星,杨露,詹望成,王丽,郭耘,王筠松,卢冠忠,郭杨龙. 催化学报. 2018(01)
[7]磁纳米颗粒材料研究进展[J]. 陆书斌. 大众科技. 2017(03)
[8]磁性纳米材料的制备与应用进展[J]. 桑亚非,赫玉欣,张丽,姚大虎,陆昶,高喜平,张玉清. 化工新型材料. 2017(01)
[9]ZnO纳米线/棒阵列的水热法制备及应用研究进展[J]. 郝锐,邓霄,杨毅彪,陈德勇. 化学学报. 2014(12)
[10]乙烯基Ia3d介孔硅分子筛的环氧化及其固定化青霉素酰化酶（英文）[J]. 詹望成,吕勇军,杨玲,郭杨龙,王艳芹,郭耘,卢冠忠. 催化学报. 2014(10)
本文编号：3503831
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