磁性Fe3O4-C核殼納米粒子的合成、組裝和應(yīng)用.pdf

1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文磁性Fe3O4C核殼納米粒子的合成、組裝和應(yīng)用姓名：王輝申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：無機(jī)化學(xué)指導(dǎo)教師：陳乾旺201106摘要II結(jié)構(gòu)的磁響應(yīng)光子晶體在外加磁場(chǎng)的用下，可以衍射出覆蓋整個(gè)可見光區(qū)域的顏色。磁響應(yīng)光子晶體的衍射譜數(shù)據(jù)表明，其衍射波長(zhǎng)與磁場(chǎng)強(qiáng)度存在反比關(guān)系，即磁場(chǎng)越強(qiáng)，衍射波長(zhǎng)越短。反之，亦然。同時(shí)，磁核表面的碳層提高了磁響應(yīng)光子晶體的膠體穩(wěn)定性，使其在乙醇溶液中密封保存8個(gè)月以后，依然可以衍射出與新鮮

2、的粒子一樣的顏色以及強(qiáng)度。通過控制反應(yīng)中過氧化氫（0.50ml、1.00ml、1.50ml、2.00ml），可以制備出不同尺寸分布（100nm、150nm、200nm、250nm）的碳包覆超順磁性氧化鐵納米晶體簇。磁響應(yīng)現(xiàn)象顯示，粒子平均尺寸不同，衍射顏色亦有很大差別。例如：尺寸分布為100nm的粒子只可衍射出藍(lán)色，而尺寸分布為250nm的粒子只可衍射出紅色。反射譜的數(shù)據(jù)也證明了粒子的衍射波長(zhǎng)與粒子的尺寸存在正比關(guān)系。通過分散150nm

3、的粒子到不同的溶劑（蒸餾水、無水乙醇，DMSO、丙酮）之中，我們研究了磁響應(yīng)光子晶體的溶劑依賴性。結(jié)果顯示，溶劑的折射率和極性可以影響磁響應(yīng)光子晶體的衍射波長(zhǎng)和衍射強(qiáng)度。4.以二茂鐵（0.30g）和過氧化氫（1.50ml）為原料，以丙酮（30ml）為溶劑，在180C的反應(yīng)條件和外加磁場(chǎng)下于反應(yīng)釜中合成了一種碳包覆的超順磁性納米鏈。通過控制反應(yīng)溫度，我們可以得到具有不同鏈間距的納米鏈，分別為213nm（180C），186nm（190C）和

4、173nm（200C）。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在外加磁場(chǎng)的誘導(dǎo)下，這些納米鏈可以衍射出鮮艷的單色可見光，包括紅，綠，藍(lán)三種顏色。反射譜結(jié)果顯示這些納米鏈的衍射波長(zhǎng)分別為605nm，526nm和480nm。并且這些納米鏈的衍射波長(zhǎng)與外加磁場(chǎng)的強(qiáng)度沒有什么關(guān)系，這暗示著它們可以作為磁響應(yīng)的液體布拉格反射器。除了上述紅綠藍(lán)三種顏色的磁響應(yīng)液體布拉格反射器以外，我們還利用磁場(chǎng)誘導(dǎo)自組裝的方法制備了紫色的磁響應(yīng)布拉格反射器，其是由鏈間距約為155nm的單分散

5、磁性納米鏈所組成。合成方法如下：首先合成粒子尺寸為150nm的單分散超順磁性膠體納米粒子，然后使用外磁場(chǎng)誘導(dǎo)自組裝的方法，在室溫條件下合成一維納米鏈。這種磁性膠體納米粒子在外磁場(chǎng)下不同時(shí)間內(nèi)的衍射照片從宏觀上證實(shí)了組裝過程的存在。同時(shí)，磁性膠體粒子組裝后的衍射譜從微觀上證實(shí)了納米鏈的形成，并且它的衍射波長(zhǎng)（404nm）不隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化。這意味著紫色磁響應(yīng)液體布拉格反射器的形成。5.以表面帶有負(fù)電荷（35.18mV）的碳包覆的超順