磁场作用下Fe3O4及Fe3O4/壳聚糖复合材料的制备

磁场作用下Fe3O4及Fe3O4/壳聚糖复合材料的制备

论文摘要

为了研究外磁场对磁性纳米材料制备的影响,本文选取生物相容性良好的Fe3O4和壳聚糖为研究对象,在不同磁场条件下制备磁性纳米粒子和磁性纳米复合材料,并对产品的结构和性质进行表征和分析,具体研究内容为:1)在0 T、0.25 T、0.45 T不同磁场中利用Massart水解法制备Fe3O4纳米粒子。结果表明:0 T下,粒子呈球状;磁感应强度达到0.25 T和0.45 T后,粒子沿一定晶面定向生长为一维棒状结构,且结晶度有所提高,比表面积减小。所有产品都表现出超顺磁性;较0 T下所得Fe3O4纳米粒子,0.25 T与0.45 T下制得的粒子饱和磁化强度分别增加0.28倍和1.14倍,剩余磁化强度分别增加13.48倍和14.10倍,矫顽力都增加1.45倍。2)将Fe3+与Fe2+预先均匀分散于壳聚糖乙酸溶液,在0 T、0.25 T、0.45 T不同磁场中利用一步法制备Fe3O4/壳聚糖复合材料。结果表明:Fe3O4与壳聚糖之间存在化学键作用,并形成稳定的核/壳结构。在壳聚糖环境中,外磁场诱导Fe3O4纳米粒子沿一定晶面定向生长,生成链状或棒状颗粒,导致比表面积减小。0 T、0.25 T、0.45 T不同磁场条件下制得的Fe3O4/壳聚糖复合材料都表现出超顺磁性,但其相关磁性参数并无太大差别。3)预先制备Fe3O4纳米粒子,然后再包埋于壳聚糖中,在0 T、0.25 T、0.45 T不同磁场中利用两步法制备Fe3O4/壳聚糖复合材料。在戊二醛交联的过程中引入外磁场,Fe3O4粒子本身形貌未发生明显变化,未出现一步法中链状或棒状颗粒,但是大量Fe3O4/壳聚糖粒子定向聚集排列,呈现出“纤维束”状结构。本文根据晶体生长理论,较为系统的分析了磁场作用下Fe3O4纳米晶体的生长机理,以及一维纳米结构的成形机制,并以此为依据,对实验现象和实验结果进行了合理的解释。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  • 第二章 文献综述
  • 2.1 纳米复合材料概述
  • 2.2 磁性微球
  • 2.2.1 概述
  • 2.2.2 磁性微球的制备
  • 2.3 磁性纳米粒子
  • 3O4的结构'>2.3.1 Fe3O4的结构
  • 2.3.2 磁性纳米粒子的制备
  • 2.3.3 磁性纳米粒子的应用
  • 2.4 高分子材料
  • 2.4.1 甲壳素与壳聚糖
  • 2.4.2 Schiff碱反应
  • 2.5 外磁场作用下磁性纳米材料的制备
  • 2.5.1 概述
  • 2.5.2 磁场作用下铁氧体材料的制备
  • 2.5.3 磁场作用下磁性复合材料的制备
  • 2.6 小结
  • 第三章 实验部分
  • 3.1 原料与试剂
  • 3.2 实验设备
  • 3O4纳米粒子的制备'>3.3 磁场下Fe3O4纳米粒子的制备
  • 3.3.1 实验原理
  • 3.3.2 实验装置
  • 3.3.3 实验步骤
  • 3O4/壳聚糖复合材料'>3.4 一步法制备Fe3O4/壳聚糖复合材料
  • 3.4.1 实验原理
  • 3.4.2 实验装置
  • 3.4.3 实验步骤
  • 3O4/壳聚糖复合材料'>3.5 两步法制备Fe3O4/壳聚糖复合材料
  • 3.5.1 实验原理
  • 3.5.2 实验装置
  • 3.5.3 实验步骤
  • 3.6 测试与表征
  • 3.6.1 粉末X射线衍射
  • 3.6.2 FTIR测试
  • 3.6.3 HRTEM测试
  • 3.6.4 SEM测试
  • 3.6.5 比表面积测试
  • 3.6.6 热分析
  • 3.6.7 磁性能测试
  • 第四章 实验结果及讨论
  • 3O4纳米粒子的制备'>4.1 磁场下Fe3O4纳米粒子的制备
  • 4.1.1 物相分析
  • 4.1.2 形貌分析
  • 4.1.3 比表面积测试
  • 4.1.4 磁性能测试
  • 3O4/壳聚糖复合材料'>4.2 一步法制备Fe3O4/壳聚糖复合材料
  • 4.2.1 物相分析
  • 4.2.2 形貌分析
  • 4.2.3 比表面积测试
  • 4.2.4 热分析
  • 4.2.5 磁性能测试
  • 3O4/壳聚糖复合材料'>4.3 两步法制备Fe3O4/壳聚糖复合材料
  • 4.3.1 物相分析
  • 4.3.2 形貌分析
  • 第五章 磁场作用机理的探讨
  • 5.1 磁性各向异性
  • 5.1.1 磁晶各向异性
  • 5.1.2 胁强各向异性
  • 5.1.3 形状各向异性
  • 3O4纳米晶体生长机理'>5.2 磁场下Fe3O4纳米晶体生长机理
  • 5.3 两步法中磁场作用机理
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 发表论文和参加科研情况说明
  • 致谢
  • 相关论文文献

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