尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體納米粒子及其復(fù)合材料性質(zhì)的研究.pdf

1、納米材料由于具有獨特的性質(zhì)，引起人們極大的關(guān)注。尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體納米材料作為納米材料的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用在催化劑與吸附劑等領(lǐng)域。因此，對尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體及其復(fù)合材料進行研究非常具有意義。
　　 在本論文中，采用共沉淀法制備了尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體MFe2O4(M=Fe, Co, Ni, Zn, Mn)，并對制備的鐵氧體納米粒子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行了各種表征研究。通過實驗發(fā)現(xiàn)，不同類型的尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體制備條件有所差異。其中，納米Fe3

2、O4與納米MnFe2O4在共沉淀過程中直接生成，而MFe2O4(M=Ni, Zn, Co)則需要在一定溫度下（如650℃）煅燒才能生成。最終制備的鐵氧體納米粒子在15-30 nm之間，比表面積在30-100m2/g之內(nèi)，有一定的孔容存在，孔徑分布較均一。由于鐵氧體材料在催化劑載體與吸附劑等方面有廣泛的應(yīng)用，因此對尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體納米粒子表面性質(zhì)進行研究就尤為重要。本實驗中采用合成的鐵氧體納米粒子做酸堿滴定，能夠有效的避免鐵氧體礦物中雜質(zhì)

3、離子的干擾，結(jié)合先進的計算機軟件FITEQL，建立了吸附模型并計算出了平衡常數(shù)。同時，在吸附模型的基礎(chǔ)上，針對尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體中不同的二價金屬陽離子，通過酸堿滴定實驗可以對其進行穩(wěn)定性的對比研究。這為吸附法處理環(huán)境中重金屬的污染提供了重要的參考依據(jù)。
　　 納米Fe3O4作為尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體的典型代表，研究其對表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉的吸附對磁性粒子的改性有一定的借鑒意義。十二烷基苯磺酸鈉為陰離子表面活性劑，在吸附過程中，納米

4、Fe3O4表面對它的吸附量與體系pH值有密切的聯(lián)系。吸附類型為典型的Langmuir吸附類型，隨著濃度的增加，吸附達到飽和；吸附本質(zhì)是靜電相互作用即物理吸附，吸附穩(wěn)定性差，易脫附。
　　 在改性納米Fe3O4基礎(chǔ)上，制備了磁流體與磁性微球。采用陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉與非離子表面活性劑聚乙二醇復(fù)合，在機械攪拌與超聲分散的情況下，制得固體含量1％的磁流體。將上述磁流體加入到苯乙烯與丙烯酸丁酯的反應(yīng)中，制備了磁性粒子含量為2

5、.8％的磁性高分子微球。通過酸堿滴定實驗研究磁性微球的表面性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)不加入磁流體的高分子微球不具有緩沖能力，而磁性微球的緩沖則是由于內(nèi)部納米Fe3O4粒子表面發(fā)生的脫質(zhì)子與吸質(zhì)子反應(yīng)。因此，可以確定在充分的水化前提下.磁性微球中納米Fe3O4表面能夠發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng)，高分子的包覆層不影響H+或OH-離子的穿越。而對其表面鍵位濃度的計算結(jié)果則表明在酸堿滴定pH值范圍內(nèi)，磁性微球中納米Fe3O4的性質(zhì)沒有受到任何影響。這說明磁性微球的活性中心