硅油基Fe3O4磁性液体制备工艺条件的优化

论文摘要

硅油基磁性液体是一种既有固体磁性又有液体流动性的功能材料。与传统的水基、煤油基等磁性液体相比,具有稳定的化学性能、良好的耐热性能且随着温度的改变其粘度变化很小的特点。适用于工作环境温度较高、载液粘度随温度的改变要求变化很小的场合,拓宽了传统磁性液体的应用领域。文章阐述了用化学共沉淀法制备硅油基Fe3O4磁性液体的研究结果。在Fe2+、Fe3+铁盐配比及NaOH摩尔浓度一定的条件下,用正交实验考察了反应温度、搅拌转速、反应时间、pH值等主要工艺参数的变化对Fe3O4磁粒子的形成、形貌及粒径的影响。通过对不同表面活性剂的筛选,确定了使用的表面活性剂,选择了与表面活性剂及硅油均能相溶的过渡液,用正交实验考察了Fe3O4磁粒子、表面活性剂、过渡液三者的用量对硅油基磁性液体的磁性能和稳定性的影响,根据饱和磁化强度和透光率值的不同,确定了三者之间的理想配比。考察了分散方式对磁性液体的稳定性影响。制备出饱和磁化强度（μ0Ms）为897.4Gs、透光率为3.2%的硅油基Fe3O4磁性液体。用透射电镜（TEM）观测Fe3O4磁粒子的形貌及粒径、用X射线衍射研究晶相结构、用振动样品磁强计（VSM）测试硅油基Fe3O4磁性液体的饱和磁化强度、用傅立叶变换红外光谱仪（IR）检测表面活性剂在Fe3O4磁粒子表面的吸附方式。实验结果表明,在反应物料配比及摩尔浓度一定的条件下,制备Fe3O4磁粒子理想的工艺参数为:反应温度60℃、搅拌速度700r/min、反应时间2.5h。用于制备的硅油基磁性液体的Fe3O4磁粒子的适宜粒径为10.96nm,其主要形貌为球形,晶格结构为四面体。Fe3O4磁粒子、表面活性剂、过渡液三者之间的最佳配比为8.0（g）∶0.6（g）∶9mL。表面活性剂与Fe3O4磁粒子表面的吸附方式为化学吸附。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 磁性液体的组成及性能
• 1.1.1 磁性液体的组成
• 1.1.2 磁性液体的性能
• 1.2 磁性液体的制备方法
• 1.3 磁性液体的应用
• 1.4 磁性液体的发展及研究现状
• 1.5 课题的研究目的和意义
• 1.5.1 课题的研究目的
• 1.5.2 课题的研究意义
• 1.6 课题的研究内容和研究方法
• 1.6.1 课题的主要内容
• 1.6.2 研究方法
• 1.6.3 拟解决的关键问题
• 1.7 研究的创新之处及预期研究成果
• 1.7.1 本研究的创新之处
• 1.7.2 预期研究成果
• 1.8 采用的技术路线
• 2 实验部分
• 2.1 材料及仪器
• 2.1.1 化学试剂
• 2.1.2 主要仪器及设备
• 2.2 实验方法
• 3O₄磁粒子制备的方法'>2.2.1 纳米Fe₃O₄磁粒子制备的方法
• 3O₄磁粒子的制备'>2.2.2 纳米Fe₃O₄磁粒子的制备
• 3O₄磁粒子的筛选'>2.2.3 纳米Fe₃O₄磁粒子的筛选
• 3O₄磁性液体的制备'>2.2.4 硅油基Fe₃O₄磁性液体的制备
• 3 实验结果与讨论
• 3O₄磁粒子粒径影响的主次分析'>3.1 三因素对Fe₃O₄磁粒子粒径影响的主次分析
• 3O₄磁粒子粒径的影响'>3.2 工艺参数对Fe₃O₄磁粒子粒径的影响
• 3.2.1 反应温度的影响
• 3.2.2 搅拌转速的影响
• 3.2.3 反应时间的影响
• 3O₄磁粒子粒径的筛选'>3.3 Fe₃O₄磁粒子粒径的筛选
• 3.4 pH值的影响
• 3O₄生成的影响'>3.5 搅拌桨的型式对Fe₃O₄生成的影响
• 3O₄磁粒子的X射线衍射分析'>3.6 Fe₃O₄磁粒子的X射线衍射分析
• 3O₄磁粒子的表面改性'>3.7 Fe₃O₄磁粒子的表面改性
• 3.7.1 表面活性剂的选择
• 3.7.2 过渡液对提高分散体系稳定性的影响
• 3.8 磁性液体中主要组分之间最佳配比的确定
• 3.9 分散方式对分散体系稳定性的影响
• 3O₄磁胶粒的红外光谱分析'>3.10 Fe₃O₄磁胶粒的红外光谱分析
• 3O₄磁性液体的磁滞回线分析'>3.11 Fe₃O₄磁性液体的磁滞回线分析
• 4 结论
• 参考文献
• 后记或致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果