多层包覆法制备高稳定水基磁性液体及其性能研究

发布时间：2017-09-22 13:35

  本文关键词：多层包覆法制备高稳定水基磁性液体及其性能研究

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【摘要】：磁性液体是将纳米尺度的磁性颗粒包覆上表面活性剂后分散到基载液中形成的均匀稳定的胶体。作为新型的功能材料,水基磁性液体主要应用于磁浮选、肿瘤热疗、血管栓塞、靶向给药等领域。由于在应用时会受到很强的磁场作用,磁性液体的稳定性会减弱,从而导致其使用性能下降。研制稳定性高的磁性液体,是目前该领域研究的热点。本文中,我们利用共沉淀法制备了Fe304纳米颗粒,采用油酸、聚乙二醇、琼脂依次对其进行包覆,制备了高稳定的水基磁性液体,并对其性能进行了研究。首先,利用共沉淀法制备了磁性Fe304纳米颗粒。通过控制Fe2+与Fe3+物质的量之比以及沉淀剂滴加的速率,进行了分组实验。利用VSM、XRD、SEM对分组实验的结果进行分析,表明：所制备的磁性颗粒为立方晶系尖晶石结构的Fe304,剩磁和矫顽力很小,颗粒呈超顺磁性。最佳的制备条件为：Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1：1.6,沉淀剂滴加的速率为10 ml/min,所制备的纳米颗粒的饱和磁化强度为71.46 emu/g。然后,将油酸、聚乙二醇、琼脂依次对Fe304纳米颗粒进行包覆,制备了高稳定的水基磁性液体,并进行了表征分析。通过分组实验,确定了最佳的表面活性剂添加量和包覆时间：油酸0.7 ml,聚乙二醇0.6 g,琼脂0.8 g,每种表面活性剂的包覆时间为80分钟。利用SEM、DLS、TGA、FTIR等对包覆后的纳米颗粒进行了表征：观察到磁场下纳米颗粒排列成链状结构；稀释100倍后磁性液体中磁性颗粒的水动力学粒径为43.61 nm,稀释1000倍的粒径为46.36 nm;包覆后表面活性剂大约占比重47.81%；表面活性剂分子间通过化学键产生连接,包覆效果较好。最后,研究了含磁性颗粒的质量分数为2%,4%,6%,8%的磁性液体的磁化性能、稳定性和磁热效应。结果表明：磁性液体的饱和磁化强度随所含磁性颗粒的数量增加而增大,基本呈线性关系,磁化曲线与Vislovich的近似曲线重合的较好；初始磁增重与磁性颗粒的质量分数也基本成线性关系,磁增重的减少量随着浓度的增加而增大,即磁性液体的稳定性随着浓度增加而减弱；浓度越大,液体达到的温度越高。
【关键词】：磁性液体 Fe_3O_4 多层包覆 制备 性能
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O648.1;TB34
【目录】：

• 摘要11-13
• Abstract13-16
• 第一章 绪论16-28
• 1.1 磁性液体的定义16-18
• 1.2 磁性液体的特性18-19
• 1.3 磁性液体的应用19-22
• 1.4 磁性液体的制备方法22-23
• 1.5 磁性液体中包覆情况的研究发展23-24
• 1.6 水基Fe_3O_4磁性液体的研究现状24-25
• 1.7 本课题的研究目的、意义及内容25-28
• 第二章 实验及研究方法28-38
• 2.1 实验材料28
• 2.2 实验仪器及设备28-29
• 2.3 表征及测试方法29-35
• 2.3.1 振动样品磁强计(VSM)29-30
• 2.3.2 X射线衍射仪(XRD)30-32
• 2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)32-33
• 2.3.4 激光光散射仪(DLS)33
• 2.3.5 古埃磁天平(GMB)33-35
• 2.3.6 热重分析仪(TGA)35
• 2.3.7 傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)35
• 2.3.8 高频感应加热炉(HFIHF)35
• 2.4 实验内容35-38
• 第三章 磁性纳米颗粒的制备及工艺条件的影响分析38-46
• 3.1 Fe_3O_4纳米颗粒的制备38-40
• 3.1.1 Fe_3O_4纳米颗粒的制备方法38
• 3.1.2 制备过程中的影响因素38-39
• 3.1.3 沉淀剂的选用39
• 3.1.4 制备方案39-40
• 3.2 工艺条件对制备结果的影响分析40-44
• 3.2.1 工艺条件对饱和磁化强度的影响分析40-42
• 3.2.2 工艺条件对结构的影响分析42-43
• 3.2.3 工艺条件对形貌的影响分析43-44
• 3.3 本章小结44-46
• 第四章 水基磁性液体的制备及表征46-60
• 4.1 水基磁性液体的制备方案46-47
• 4.1.1 表面活性剂的选择46
• 4.1.2 制备方案46-47
• 4.1.3 实验分组47
• 4.2 包覆工艺条件的确定47-52
• 4.2.1 油酸添加量的确定48-49
• 4.2.2 聚乙二醇添加量的确定49-50
• 4.2.3 琼脂添加量的确定50-51
• 4.2.4 包覆时间的确定51-52
• 4.3 包覆后磁性颗粒的表征及分析52-58
• 4.3.1 SEM表征及分析52-53
• 4.3.2 DLS表征及分析53-54
• 4.3.3 TGA表征及分析54-56
• 4.3.4 FT-IR表征及分析56-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 不同浓度磁性液体的性能研究60-68
• 5.1 不同浓度磁性液体的磁化性能研究60-63
• 5.2 不同浓度磁性液体的稳定性研究63-65
• 5.3 不同浓度磁性液体的磁热效应研究65-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 结论68-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-78
• 附录78-80
• 附录一：硕士期间发表的论文78-79
• 附录二：硕士期间获得的奖励79-80
• 学位论文评阅及答辩情况表80

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本文编号：901115