磁性聚膦腈微納米材料的合成、性能及應(yīng)用研究.pdf

1、磁性微納米材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能,是一種重要的功能材料,在眾多領(lǐng)域顯現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景和價(jià)值。目前,研究和開發(fā)新型磁性微納米材料已成為眾多科學(xué)工作者共同追逐的目標(biāo)。聚膦腈材料是一類具有優(yōu)異的光熱穩(wěn)定性、抗氧化性、耐輻射,耐低溫、生物相容性及生物可降解性等的有機(jī)無機(jī)雜化材料,在生物醫(yī)用、固體電解質(zhì)、分離膜、非線性光學(xué)材料、阻燃材料、有機(jī)無機(jī)摻雜等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因此,合成磁性聚膦腈微納米材料有著重要的研究意義和應(yīng)用前景,尤其是其中關(guān)

2、于磁性聚合物納米管的研究鮮有報(bào)道,具有重要的創(chuàng)新性。
　　 本論文利用聚膦腈獨(dú)有的結(jié)構(gòu)和化學(xué)合成特性,在室溫下,采用便捷的途徑合成了多種一維、零維新型磁性聚膦腈微納米材料,包括:外表面負(fù)載四氧化三鐵的磁性聚膦腈納米管、貫穿型磁性聚膦腈納米管、夾心磁性聚膦腈納米管、外表面負(fù)載四氧化三鐵的磁性聚膦腈納米纖維、內(nèi)含四氧化三鐵的磁性聚膦腈納米纖維、單分散富羥基磁性聚膦腈微球及內(nèi)含四氧化三鐵的磁性聚膦腈微球,并對(duì)這些材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了

3、分析討論。此外,初步探討了在磁分離工業(yè)電鍍廢水中的鎳及生活廢水中的有機(jī)染料亞甲基蘭等領(lǐng)域中的應(yīng)用。進(jìn)一步,對(duì)磁性聚膦腈納米管碳化材料的吸波性能進(jìn)行了探討研究。具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　 (1)在室溫下,首先合成聚膦腈納米管,然后利用聚膦腈具有絡(luò)合過渡金屬的能力,與金屬離子絡(luò)合,最后金屬離子轉(zhuǎn)化為磁性納米粒子,結(jié)合在聚膦腈納米管上,形成表面負(fù)載磁性納米粒子的磁性聚膦腈納米管。合成的磁性聚膦腈納米管的磁含量高達(dá)48％,比磁飽和強(qiáng)

4、度Ms為38 emu/g,具有良好的熱穩(wěn)定性和順磁性。利用TEM、SEM、EDX、XRD、FTIR、TGA、VSM等對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征,并提出了合成機(jī)理。
　　 (2)首先,在超聲條件下,采用共沉淀法,合成5-10 nm的Fe3O4納米粒子；然后采用原位模板法在室溫下合成貫穿型磁性聚膦腈納米管,磁性納米粒子既不是負(fù)載在納米管的表面,也不是填充在納米管的空心結(jié)構(gòu)內(nèi),而是包埋在納米管的內(nèi)外壁之間。合成的磁性聚膦腈納米管長度為幾個(gè)

5、微米,外徑為50-100 nm,內(nèi)徑為5-10 nm,具有中空的管狀結(jié)構(gòu),磁含量為11.5％,比磁飽和強(qiáng)度Ms為2.68 emu/g,具有順磁性。通過考察不同HCCP、Fe3O4濃度下反應(yīng)產(chǎn)物的形貌,提出了一種貫穿型磁性PZS納米管的形成機(jī)理。
　　 (3)在貫穿型磁性PZS納米管表面負(fù)載納米四氧化三鐵粒子,生成了具有高磁含量的夾心磁性PZS納米管。夾心磁性PZS納米管外徑為50-100 nm,內(nèi)徑為5-10 nm,外表面負(fù)載的

6、納米磁性粒子粒徑為5-10 nm,磁含量高達(dá)82.0％,比磁飽和強(qiáng)度Ms為44.0 emu/g,具有順磁性。
　　 (4)采用簡(jiǎn)易方法在室溫下合成了表面負(fù)載四氧化三鐵的磁性聚膦腈納米纖維及內(nèi)含四氧化三鐵的磁性聚膦腈納米纖維。合成的磁性聚膦腈納米纖維是一種耐高溫的磁性納米纖維,具有超順磁性,有一定的磁響應(yīng)性。
　　 (5)采用兩步法在室溫條件下,不加任何表面活性劑,制備了單分散含羥基磁性聚膦腈微球,初始熱分解溫度為430℃

7、,磁含量為66.5％,Ms為34.9 emu/g。
　　 (6)先合成四氧化三鐵納米粒子,再用PZS進(jìn)行包覆,制得了內(nèi)含四氧化三鐵的磁性PZS微球。產(chǎn)物為不規(guī)則的球形結(jié)構(gòu),微球直徑為300-500 nm左右,磁性納米粒子在微球的內(nèi)部。
　　 (7)探討磁性聚膦腈納米管在分離工業(yè)電鍍廢水中的鎳及生活廢水中的有機(jī)染料亞甲基蘭中的應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)有很好的分離效果。
　　 (8)對(duì)磁性聚膦腈納米管碳化材料的吸波性能進(jìn)行了探討研