Fe-,3-O-,4-磁性納米結(jié)構(gòu)材料的合成研究.pdf

1、磁性Fe3O4納米粒子是一類新穎的功能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。其粒徑小，比表面積大，且具有優(yōu)良的磁性能，故與SiO2、TiO2等無磁性的納米粒子相比，更容易團(tuán)聚。因而Fe3O4納米粒子的表面改性成為人們面臨的研究課題。表面改性是指用物理、化學(xué)方法對(duì)粒子表面進(jìn)行處理，有目的地改變粒子表面的物理化學(xué)性質(zhì)，如表面化學(xué)結(jié)構(gòu)、表面疏水性、化學(xué)吸附和反應(yīng)特性等。根據(jù)納米Fe3O4粒子表面的特點(diǎn)，通常在粒子表面包覆一層無機(jī)或有機(jī)物，主要是為了提高其

2、抗氧化性、生物相容性及在使用溶劑中的分散穩(wěn)定性等。此外，也可以根據(jù)使用要求，通過表面改性賦予Fe3O4粒子表面不同的反應(yīng)性功能基團(tuán)（如-COOH、-NH2、-OH等），從而使其適用于生物醫(yī)藥體系。本論文的主要內(nèi)容有： 1、表面羧基官能化聚苯乙烯磁性納米微球的制備及其影響因素 本文中我們采用無皂細(xì)乳液法制備高磁含量的表面羧基官能化聚苯乙烯磁性納米微球。我們將單體苯乙烯增溶到水基磁流體的疏水雙分子層中，然后與Fe3O4表面的

3、可反應(yīng)型表面活性劑十一烯酸鈉聚合，得到的聚苯乙烯磁性納米微球磁含量高達(dá)29.78 emu/g，表面羧基含量高達(dá)0.5594 mmol/g，與BSA的結(jié)合量可達(dá)196.2 mg BSA/g，幾乎達(dá)到飽和吸附。重點(diǎn)討論了KPS和BPO兩種不同類型的引發(fā)劑對(duì)體系的影響，并深入探討了這兩種不同類型的引發(fā)劑存在下兩個(gè)截然不同的反應(yīng)機(jī)理。這種方法不僅簡(jiǎn)化了反應(yīng)，很好解決了苯乙烯與磁粉的相容性問題，并且得到的產(chǎn)物磁含量高，粒徑均一，表面羧基豐富。此外

4、，BPO引發(fā)得到的聚苯乙烯磁性納米微球具有偏心結(jié)構(gòu)，是制備各向異性結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑單元。 2、表面胺基官能化且具有熱響應(yīng)性的磁性納米顆粒及單晶中空納米結(jié)構(gòu)的制備及其影響因素 通過簡(jiǎn)單的一步合成的方法我們選擇性合成了在水中分散良好、表面胺基官能化并且具有多響應(yīng)性的“智能型”Fe3O4納米顆粒和單晶的中空結(jié)構(gòu)。Fe3O4納米顆粒在水中良好的分散性是通過采用在其表面接枝聚醚胺的方法實(shí)現(xiàn)的。聚醚胺的存在使Fe3O4納米顆粒具有顯著的熱

5、響應(yīng)性。此外，聚醚胺在納米顆粒組裝成中空結(jié)構(gòu)的過程中發(fā)揮了很重要的作用。用這種方法制備得到的胺基官能化的磁性納米結(jié)構(gòu)磁響應(yīng)性高，且其表面修飾胺基后可以與特異性吸附的分子相結(jié)合，從而應(yīng)用于靶向藥物釋放。納米顆粒表面大量的胺基使其在水溶液中保持膠體穩(wěn)定性，并且在大約人體正常體溫37℃下具有明顯的熱穩(wěn)定性，隨著溫度的變化而表現(xiàn)出有趣的界面行為，它可以吸附在油水界面上，從而應(yīng)用于穩(wěn)定Pickering乳液。 3、從單一鐵源一步合成單晶的

6、磁性中空微球 本文通過在單一鐵源[Fe（urea）6]Cl3且無添加劑的情況下，采用198℃溶劑熱法成功制備了具有高比表面的Fe3O4中空球。尿素鐵[Fe（urea）6]Cl3以鐵原子為中心，周圍是尿素配體，其結(jié)構(gòu)與目前廣泛應(yīng)用的化肥[Fe（urea）6]（NO3）3類似。用尿素鐵[Fe（urea）6]Cl3作為單一鐵源的溶劑熱合成法是制備具有可控形貌的磁性中空球的一種非常有效的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，尿素鐵[Fe（urea）6]C

7、l3的濃度對(duì)產(chǎn)物的形貌具有很大的影響。我們研究了Fe3O4中空球的鐵磁性行為，并且根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果探討了其可能的反應(yīng)機(jī)理。其形成機(jī)理包括Fe3O4類似紡錘體片狀結(jié)構(gòu)的生成及其取向聚集形成中空球。這種隨時(shí)間發(fā)生的形貌轉(zhuǎn)變是取向聚集和奧氏熟化協(xié)同作用的結(jié)果。此外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，尿素鐵[Fe（urea）6]Cl3的濃度對(duì)于控制合成Fe3O4中空磁性納米微球具有非常重要的作用。磁性納米中空結(jié)構(gòu)的中空性質(zhì)使其在生物或者醫(yī)藥領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。

8、 4、低pH值下Fe3O4納米顆粒一步無模板法自組裝成Fe3O4納米片 本文中我們成功的實(shí)現(xiàn)了室溫下磁性納米顆粒在聚合物溶液中于低pH值下自組裝形成二維磁性納米結(jié)構(gòu)。在這個(gè)自組裝的過程中，我們只需要把磁性納米顆粒分散體系的pH值從中性調(diào)節(jié)到酸性，磁性納米顆粒就自發(fā)組裝成Fe3O4納米片。磁性納米顆粒分散體系pH值的調(diào)節(jié)是制備Fe3O4納米片的關(guān)鍵。取向自組裝過程包括各向異性偶極相互作用力、靜電相互作用力和各向同性范德華力間的