水基磁性流體的合成及宏觀動(dòng)力學(xué).pdf

1、本文系統(tǒng)地研究了納米Fe<,3>O<,4>水基磁性流體的合成及宏觀動(dòng)力學(xué)特性。 (1)利用氨水共沉淀法制備了納米Fe<,3>O<,4>顆粒，TEM顯示顆粒直徑約10nm左右；經(jīng)XRD測試發(fā)現(xiàn)，所得到的納米Fe<,3>O<,4>顆粒為反尖晶石結(jié)構(gòu)。接著，在顆粒的表面接枝油酸鈉作為第一層包裹層，使用PEG-4000作為第二包裹層增強(qiáng)顆粒在水中的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該水基磁性流體的固體含量和油酸鈉及PEG-4000的用量有著重要的聯(lián)系。

2、古埃磁天平測出磁性流體的飽和磁化強(qiáng)度為1.44×10<'5>A/m。FT-IR分析表明油酸鈉和PEG-4000已經(jīng)成功地包裹到顆粒表面。研究還發(fā)現(xiàn)，將該高濃度的水基磁性流體稀釋后仍然表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。磁性流體的粘度隨著固體含量和外加磁場的增加而增加，隨著溫度的升高而降低。當(dāng)固體含量足夠高時(shí)磁性流體表現(xiàn)出非牛頓流體行為。當(dāng)我們把該磁性流體加入到PVA膜中后，膜的機(jī)械性能得到顯著增強(qiáng)。 (2)采用水合肼作為抗氧化劑，氨水共沉淀法制

3、備了納米Fe<,3>O<,4>顆粒，用檸檬酸鈉對(duì)顆粒進(jìn)行表面改性，提高其在水中的分散性能。FT-IR，TEM，XRD，VSM系統(tǒng)表征了該粒子的接枝，形貌，晶型，磁性情況。將改性后的Fe<,3>O<,4>顆粒和未改性的粒子作沉降實(shí)驗(yàn)比較，發(fā)現(xiàn)改性后的粒子分散穩(wěn)定性大大高于未改性的粒子。接著將改性Fe<,3>O<,4>顆粒和未改性顆粒分散到水中，分別進(jìn)行正硅酸乙酯水解形成SiO<,2>包裹層。高溫抗氧化實(shí)驗(yàn)表明，SiO<,2>外殼可以有效保

4、護(hù)Fe<,3>O<,4>不被氧化。然后對(duì)Fe<,3>O<,4>/SiO<,2>復(fù)合粒子進(jìn)行油酸改性，紅外測試表明油酸成功接枝到顆粒表面，改性后的復(fù)合顆粒分散到PEG-4000水溶液中形成雙層表面活性劑穩(wěn)定的水基磁性流體，該磁性流體在重力場中穩(wěn)定性很好，且具有良好的磁響應(yīng)性，磁性流體中顆粒的d(0.99)num值是35.4nm。流變性質(zhì)的表征說明，高濃度的磁性流體為非牛頓流體，隨著磁場的增強(qiáng)，磁性流體的粘度顯著增加。摻雜了水基磁性流體后，

5、PVA高分子膜的拉伸性能增強(qiáng)。 (3)采用水合肼作為抗氧化劑，氨水共沉淀法制備了納米Fe<,3>O<,4>顆粒，用檸檬酸鈉對(duì)顆粒進(jìn)行表面改性，提高其在水中的分散性能。FT-IR，TEM，XRD，VSM系統(tǒng)表征了該粒子的接枝，形貌，晶型，磁性情況。接著使用醋酸鋅和碳酸銨直接沉淀法，在Fe<,3>O<,4>表面形成前驅(qū)體外殼，該顆粒經(jīng)350℃高溫煅燒1小時(shí)形成Fe<,3>O<,4>/ZnO納米復(fù)合磁性光催化劑，我們考察了該復(fù)合粒子的

6、粒徑、分散性、磁分離性能。通過改變Fe<,3>O<,4>和ZnO的摩爾比，研究了不同的納米復(fù)合粒子對(duì)光催化性能的影響，結(jié)果表明復(fù)合粒子的光催化性能優(yōu)于單純的ZnO粒子。實(shí)驗(yàn)還表明，該粒子可以反復(fù)使用，使用4次后光催化降解效率仍然可以達(dá)到70％。 (4)采用自制的實(shí)驗(yàn)裝置和CCD高速攝像機(jī)組成的系統(tǒng)來觀察水基磁性流體的宏觀動(dòng)力學(xué)特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是否有外加磁場，模擬計(jì)算所得到的硅油與水基磁性流體的界面變化情況與實(shí)驗(yàn)所拍攝的界面