單分散鋇鐵氧體亞微空心球的制備研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)可控、性能可調(diào)的微米或亞微米尺度的各類空心球材料是材料科學(xué)的研究熱點和前沿，其應(yīng)用涵蓋電磁學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、藥物學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域。由于雜質(zhì)控制和成分控制的兩難，涉及到多元體系的單分散無機空心球的制各研究仍是一個“燙手山芋”。本文以微波吸收材料的研究為契機，探索研究了基于膠粒模板的單分散M型鋇鐵氧體亞微空心球的制備方法。 利用無皂乳液聚合法合成了表面富含羧基的單分散聚(苯乙烯-共-丙烯酸)乳膠粒子模板。研究表明：在苯乙烯的無皂乳

2、液聚合體系中，通過加入親水性單體丙烯酸(AA)參與共聚，可以有效調(diào)節(jié)聚合體系的穩(wěn)定聚合范圍，并改良乳膠粒子的粒徑單分散特性，得到表面富含羧基的聚(苯乙烯-共-丙烯酸)乳膠粒子。模板乳膠粒子的粒徑及其表面羧基含量與制備時使用的電解質(zhì)和AA的濃度、以及AA的加入時機等工藝參數(shù)相關(guān)。 探索了核殼復(fù)合粒子的基于膠粒模板層層靜電自組裝的制備技術(shù)。研究表明：鋇鐵氧體前驅(qū)物的尺度和表面性狀直接影響到靜電自組裝的效果。以極性溶劑中的化學(xué)共沉淀產(chǎn)

3、物作為組裝元，得到的核殼粒子殼層疏松，且難以有效去雜；以反相微乳液中的化學(xué)共沉淀產(chǎn)物作為組裝元，可以得到包覆密實的聚苯乙烯/鋇鐵氧體前驅(qū)物核殼粒子，但其效率低下且成本高昂；以弱極性溶劑中的化學(xué)共沉淀產(chǎn)物作為組裝元，可以較好地解決包覆疏松和去雜問題，但得到的最終熱處理產(chǎn)物為BaFe12O19和a-Fe2O3的混雜物。 以表面富含羧基的單分散聚(苯乙烯-共-丙烯酸)乳膠粒子為模板，以在弱極性溶劑中或聚乙二醇水溶液中制得的表面富含羥基

4、的鋇鐵氧體前驅(qū)物為殼層組元，利用兩者之間的化學(xué)相互作用制備了單分散的聚(苯乙烯-共-丙烯酸)/鋇鐵氧體前驅(qū)物核殼復(fù)合粒子。復(fù)合粒子的包覆量取決于模板乳膠粒子的表面羧基含量以及體系的pH值；700℃的精細熱處理使得核殼復(fù)合粒子轉(zhuǎn)化為由BaFe12O19和a-Fe2O3晶體相雜化的無機空心球。較之膠粒模板層層靜電自組裝工藝，基于化學(xué)相互作用的包覆方式效率高，且流程相對簡單。 聚(苯乙烯-共-丙烯酸)乳膠粒子經(jīng)過碳酸胍水溶液的改性處理

5、后，再與硝酸鐵和硝酸鋇的混合水溶液反應(yīng)，可以在其表面形成一層均勻的鋇鐵氧體前驅(qū)物包覆層。在這種制備模式中，通過控制反應(yīng)環(huán)境的pH值，可以有效抑止包覆過程中的鋇或鐵的成分偏析，使最終獲得的鋇鐵氧體空心球為純凈的M型鋇鐵氧體晶相，不含其它雜相。以這種模式制各的核殼復(fù)合粒子，其包覆量與模板乳膠粒子的表面羧基含量相關(guān)，表面羧基含量越多，則包覆量越大；且重復(fù)包覆對殼層具有一定的增厚作用，通過重復(fù)包覆的方式可以獲得具有更厚殼層的核殼復(fù)合粒子。這一原