FeO纳米颗粒的制备及如何制成磁性强单分散性好颗粒的研究

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Fe,3,O,4,纳米颗粒的制备及如何制成磁性强、单分散性好颗粒的研究,School of Chemistry and Chemical Engineering,11208120,指导老师：张宇老师,2011.04.01,1,提纲：,2,一、制备磁性,Fe,3,O,4,纳米颗粒的意义：,纳米材料是指具有纳米量级的超微粒构成的固体物质。纳米材料在化学、冶金、电子、航天、生物和医学等领域展现出广阔的应用前景。运用于生物医学领域的纳米材料被称之为纳米生物材料。其中磁性纳米生物材料具有,小尺寸效应,、良好的,磁导向性,、,生物相容性,、,生物降解性,和,活性功能基团,等特点，可结合各种功能分子，如酶、抗体、细胞、,DNA,或,RNA,等，并利用其磁性进行定位、分离和分类，在靶向药物、酶的固定化、免疫测定、细胞的分离与分类等方面有着广泛的研究。,3,小尺寸效应：,小尺寸效应,(Small size effect),，当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质。,小尺寸效应,特殊的光学性质,特殊的热学性质,特殊的磁学性质,特殊的力学性质,4,磁导向性：,人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。通过电子显微镜的研究表明，在趋磁细菌体内通常含有直径约为,210-2,微米的磁性氧化物颗粒。小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，大块的纯铁矫顽力约为,80,安米，而当颗粒尺寸减小到,210-2,微米以下时，其矫顽力可增加,1,千倍，若进一步减小其尺寸，大约小于,610-3,微米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。,5,二、磁性,Fe,3,O,4,纳米粒子的制备方法：,制备方法：,物理方法,化学方法,真空冷凝法,机械球磨法,物理粉碎法,共沉淀法,溶胶凝胶法,微乳液法,水热法,热分解有机物法,6,1,、真空冷凝法：,在靶用金属纳米材料制备装置上进行,其装置原理示意图示于图。蒸发冷凝法是物理方法制备纳米微粒的一种典型方法。在真空下充入纯净的惰性气体,(Ar,、,He,等,) ,高频感应加热使原料蒸发,产生原物质烟雾,惰性气体的流动驱动烟雾向下移动,并接近冷却装置。在蒸发过程中,原物质烟雾原子与惰性气体原子碰撞失去能量而迅速冷却,这种有效的冷却过程在原物质蒸气中造成很高的局域过饱和而均匀成核,在接近冷却装置的过程中,原物质蒸气首先形成原子团簇,然后形成单个纳米微粒,纳米微粒随气流经分级进入收集区内而获得纳米粉末。,7,真空冷凝法制备纳米微粒的原理图,1 ,惰性气体,(Ar ,He) ;2 ,熔化的金属,;,3 ,高频感应线圈,;4 ,纳米微粒,8,微粒的粒径,加热温度,气体的流速及压力,惰性气体的种类,真空冷凝法微粒粒径的影响因素：,平均粒径随气体压力升高而增大,随气体流速的增大而减小。蒸发的金属原子在惰性气体中扩散,当惰性气体压力较高时,金属扩散受到较大阻力,因而形成较大的粒子,;,当流速较高时,金属蒸气的饱和度降低,形成的粒子较小。,粒子的粒径随加热温度升高而增大。（对此，我的理解是加热温度升高后，蒸发的金属原子增多，在惰性气体及压力等一定时，原子团聚形成较大粒子的可能性增大了，从而导致粒子的粒径增大。）,9,2,、机械球磨法：,用外部机械力的作用,即通过研磨球、研磨罐和颗粒的频繁碰撞,颗粒在球磨过程中被反复地挤压、变形、断裂、焊合闭。随着球磨过程的延续,颗粒表面的缺陷密度增加,晶粒逐渐细化,这种外部注入的机械力化学能与颗粒的尺寸、形貌及微观结构密切相关,。,10,机械球磨法：,普通球磨法,高能球磨法,是指在球磨机中,将粒度为几十微米的,Fe,3,O,4,粗颗粒通过钢球之间或钢球与研磨罐内壁之间的撞击,将其破碎成细颗粒。,是利用高能球磨机对原料进行机械合金化,把原料合成纳米尖晶石型铁氧体。球磨法产物晶粒尺寸不均匀,易引入杂质。,11,3,、物理粉碎法：,纳米物理粉碎是在传统的机械粉碎技术中发展起来的。这里“粉碎”一词是指固体物料粒子尺寸由大变小过程的总称，它包括“破碎”和“粉磨”。破碎是由大料块变成小料块的过程，粉磨是由小料块变成粉体的过程。固体物料粒子的粉碎过程，实际上就是在粉碎力的作用下固体料块或粒子发生变形进而破裂的过程。当粉碎力足够大时，力的作用又很迅猛，物料块或粒子之间瞬间产生的应力，大大超过了物料的机械强度，因而物料发生了破碎。可以看出物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。,12,同时，温度升高、表面积变化还会导致表面能变化。因此，粒子中相邻原子键断裂之前牢固约束的键力在粉碎后形成的新表面上很自然地被激活，表面能的增大和机械激活作用将导致以下几种变化：,物料粒子受机械力作用而被粉碎时，还会发生物质结构及表面物理化学性质的变化，这种因机械载荷作用导致粒子晶体结构和物理化学性质的变化称为机械化学。在纳米粉碎加工中，由于粒子微细，而且又承受反复强烈的机械应力作用，表面积首先要发生变化。,13,(1),粒子结构变化，如表面结构自发地重组，形成非晶态结构或重结晶；,(2),粒子表面物理化学性质变化，如表面电性、物理与化学吸附、溶解性、分散与团聚性质；,(3),在局部受反复应力作用区域产生化学反应，如由一种物质转变为另一种物质释放出气体、外来离子进入晶体结构中引起原物料中化学组成变化。,14,4,、共沉淀法：,共沉淀法是在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中,加入适当的沉淀剂,使金属离子均匀沉淀或结晶出来,再将沉淀物脱水或热分解而制得纳米微粉。共沉淀法有两种,:,一种是,Massart,水解法,即将一定摩尔比的三价铁盐与二价铁盐混合液直接加入到强碱性水溶液中,铁盐在强碱性水溶液中瞬间水解结晶形成磁性铁氧体纳米粒子。另一种为滴定水解法,是将稀碱溶液滴加到一定摩尔比的三价铁盐与二价铁盐混合溶液中,使混合液的,pH,值逐渐升高,当达到,6 7,时水解生成磁性,Fe,3,O,4,纳米粒子。,15,两种方法的比较：,我觉得第一种方法即,Massart,水解法应该更好一点。因为我觉得一次性把一定摩尔比的三价铁盐与二价铁盐混合液直接加入到强碱性水溶液中,铁盐在强碱性水溶液中瞬间水解结晶形成磁性铁氧体纳米粒子。这样所有的磁性铁氧体纳米粒子可以瞬间在某种程度上可以理解为同时产生，这样在一定时间内我们可以认为产生的磁性纳米粒子的尺寸是差不多的，但我觉得期间一定要搅拌，这样加进来的原料才能与原先的强碱性水溶液充分接触，这样才能同时产生。而第二种方法是在原料中一点点的滴加稀碱溶液，而这也必然涉及到先形成的纳米粒子和后形成的纳米粒子两个过程，从而使得纳米粒子的均一性无法得到保证，但资料中还写上它，我觉得可能是第二种方法对于反应进行的过程可以进行一定的控制，这是其优越性。,而且这两种方法最好都是要隔绝氧气的，否则二价铁原子及其容易被氧化，过程中可以通氮气,。,16,但是文献中说第二种方法所做出来的磁性纳米颗粒在单分散性方面是要比第一种方法好一些的。,？,17,具体反应化学式：,1,、,Fe,2+,+ Fe,3+,+ OH,-,=y Fe(OH),2,/ Fe (OH),3,（形成共沉淀）,2,、,Fe(OH),2,+ Fe( OH),3,= y FeOOH+ Fe,3,0,4,3,、,FeOOH+ Fe,2+,=,y Fe,3,O,4,+ H,+,18,影响共沉淀法的因素：,影响因素：,溶液浓度,反应时加入的,2,价铁离子和,3,价铁离子的比,碱性反应中所控制的,PH,值,反应过程中温度的控制,反应时间,另外：同一方法不同的人做出来的效果也不一定相同,19,对浓度影响的讨论：,晶粒大小与浓度的一般示意图如右图,（截自南京理工大学超细粉体与表面科学技术研究所 徐华蕊 、李凤生、陈舒林、宋洪昌，,沉淀法制备纳米级粒子的研究,一文中）,20,溶液浓度对晶粒生成和长大速度均有影响,但对晶粒生成速度影响更大,这是因为增大溶液浓度更有利于晶粒数目的增多。晶粒大小与溶液浓度有如上图所示的变化关系,说明在缓慢沉淀过程中,溶液的过饱和度愈小,得到的晶粒愈大。若溶液浓度高,则晶粒生成的速度快,生成的晶粒多且小,故晶粒长大速度慢,因而来不及长大。若溶液浓度比较低,过饱和度不太大,生成的晶粒的数目相应减少。若能维持适当的过饱和度,提供晶粒长大所需的物料,则可得到较大粒子的沉淀。,但我觉得浓度也不是越大越好，基于“,LaMer,的瞬间成核,-,晶核缓慢生长理论”，浓度要大于等于瞬间成核时的浓度，但也不能过大的高于此浓度临界点，从,金属纳米材料生物效应与安全效应,一书中我理解到纳米要在溶液中形成纳米（胶体）这种状态，反应原料的浓度是有一个上限的临界点的，所以上面的浓度对反应的影响应该在一个上界和一个下界之间才有效,而且浓度也不是越大就越好的。,21,均分散颗粒形成前，,II,成核阶段，,III,生长阶段,左图为,LaMer,的瞬间成核,-,晶核缓慢生长理论模型的示意图（图片截自百度文库，高等教育，胶体制备一文）,22,对反应时加入的,Fe,2+,和,Fe,3+,的比的讨论：,Fe,3,O,4,的化学式可以分开来写为,Fe,2,O,3,FeO,从化学式的比例来看,Fe,2+,与,Fe,3+,的比例是,1,：,2,，开始时我认为比例接近于,1:2,就行了，后来我发现我考虑的还太简单了，因为当初形成共沉淀的一步才是至关重要的，对于那一步的共沉淀的分子式可以写为,y Fe(OH),2,/ Fe (OH),3,，,由于,y,的不确定性从而造成了比例的不确定。所以从此处来从理论方面来解开最佳比例显然是不太可能的。,觉得最佳浓度应该在瞬间成核这一步是关键。然后我找到了,Kelvin,公式，即,由该公式可得到,23,N,为晶粒生成速度,即单位时间内单位体积中形成的晶粒数，,K,为反应速度常数。,E,为晶粒生成时供给扩大固体表面的能量。为液固界面张力,M,为溶质分子质量,，为溶质颗粒的密度,S,为溶液的过饱和度,r,为,晶粒半径,.,所以最后应该看,y Fe(OH),2,/ Fe (OH),3,中对于不同的,y,然后算,根据最后算出的结果可形成一种比较，,从理论上我认为可以拿这种比较作为一种最佳浓度比，当然这里忽略了其他实验要素的影响，或者本算法还存在错误之处。,24,对碱性反应中所控制的,PH,值的讨论：,对于水合氧化物沉淀（或氢氧化物沉淀）,PH,值直接影响溶液的饱和浓度,c,值。因在沉淀的过程中,y,的不确定性，故而共沉淀的过程中可能形成粒径的不同则不足为怪。为了让粒径均一可以在实验时控制反应的,PH,在一个恒定的值的碱性条件下，这样只能说可以降低这种不确定性。,25,对反应时间的讨论：,反应时间愈短,粒子粒径愈小,分布愈窄,但在通常情况下,粒度分布很快进入“ 自保” 分布形式即表观为不同时间的粒度分布形状相似,且与初始浓度分布无关,不易控制。实际过程中存在着胶体粒子的老化现象,保持适当反应时间可使粒度分布相对变窄。,26,对温度的讨论：,温度对晶粒的生成和长大都有影响。由晶粒生成速度方程和过饱和度与温度之间的关系（当溶液中溶质含量一定时,溶液过饱和度一般是随温度的下降而增大）可知,当温度很低时,虽然过饱和度可以很大,但溶质分子的能量很低,所以晶粒的生成速度很小。随着温度的升高,晶粒的生成速度可以达到极大值。继续提高温度,一方面引起过饱和度的下降,同时也引起溶液中分子动能增加过快,不利于形成稳定的晶粒,因此晶粒的生成速度又趋下降。同时由于晶粒生成速度最大时的温度比晶粒长大最快所需要的温度低得多,所以在低温下有利于晶粒的生成,不利于晶粒的长大,一般得到细小的晶体。相反,提高温度,降低了溶液的粘度,增大了传质系数,大大加速了晶体的长大速度,从而使晶粒增大。,所以可以将温度控制在一个合适的温度上，此时晶粒的生成速度可以达到极大值，继续提高温度，晶粒的生成速度又趋下降。,27,5,、溶胶凝胶法：,溶胶,-,凝胶方法,( Sol- Gel),是日本科学家,Sugimoto,等于上世纪,90,年代发展起来的一种液相制备单分散金属氧化物颗粒的新工艺。其基本原理是,:,以高度浓缩的金属醇盐凝胶为基质,通过对其溶解,-,再结晶,( sol- gel,过程,),处理,生长出高度单分散的金属氧化物颗粒,。溶胶,-,凝胶法基本原理是,:,将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分,最后得到无机材料,。溶胶,-,凝胶方法包括以下几个过程,:,( 1),水解,;,( 2),单体发生缩合和聚合反应形成颗粒,;,( 3),颗粒长大,;,( 4),颗粒团聚,随后在整个液相中形成网状结构,溶胶变稠形成凝胶。,28,控制溶胶凝胶化的主要参数：,主要参数,溶液,PH,值,溶液浓度,反应温度,反应时间,29,6,、微乳液法：,微乳液是由油、水、表面活性剂有时存在助表面活性剂组成的透明、各向同性、低黏度的热力学稳定体系,其中不溶于水的非极性物质作为分散介质,反应物水溶液为分散相,表面活性剂为乳化剂,形成油包水型,(WPO),或水包油,(OPW),微乳液。,微乳液法制备纳米,Fe,3,O,4,微粒示意图,30,乳化剂是乳浊液的稳定剂，是一类表面活性剂。乳化剂的作用是：当它分散在分散质的表面时，形成薄膜或双电层，可使分散相带有电荷，这样就能阻止分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液比较稳定。,知识补充：,表面活性剂,(surfactant),，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等；而憎水基团常为非极性烃链，如,8,个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。,31,由此我想象画出一个形象的模型：,箭头为亲水端，而箭尾为亲油端，这就是油包水型，反应在,1,这部分很小的地方进行。,1,2,水包油型同理可以画出在此省略,.,32,因为化学反应被限制在微乳液的水核,(,微型反应器,),内部,有效避免颗粒之间发生团聚。用微乳液法制备的纳米磁性,Fe,3,O,4,粒径均匀、粒径较小、分散性好且多为球形。但耗用大量乳化剂、产率低,因此价格昂贵,不适于大量生产。,此方法的优势很明显，而缺点就在于乳化剂上面，如何开发合适的，廉价的，能普遍大量使用的乳化剂以及反应的产率问题一旦解决，该方法就能很好的用于生产单分散性好的纳米颗粒！,33,产率低的原因：,一般微乳液法制备纳米材料的过程主要依靠微乳液滴的碰撞、复合进行物质交换而产生纳米粒子,但因为碰撞存在几率分布,得到的纳米粒子仍有团聚问题,难以实现工业化生产。,34,我的想法：,不知道可不可以用两个不同的乳化剂，两个不同的乳化剂之间可以反应，然后反应成为第三种乳化剂，这样就能通过反应的这种倾向性，加大微乳液滴之间的碰撞，而碰撞融合后形成的新的乳化剂又能形成一种新的微型腔隙，这样既能保证微粒的单分散性，又能提高产率。淡然这只是一种想象，如何找到适合我上面所说的要求的乳化剂不是这么简单的。,35,7,、水热法：,水热法是在密闭高压釜内的高温、高压反应环境中,采用水作为反应介质,使通常难溶或不溶的前驱体溶解,从而使其反应结晶的一种方法。即提供了一个在常压条件下无法得到的特殊的物理化学环境,使前驱物在反应系统中得到充分的溶解,形成原子或分子生长基元,最后成核结晶,反应过程中还可进行重结晶。水热法制备粉体材料常采用固体粉末或新制的凝胶作为前驱物,在水热反应初期,前驱物微粒间的团聚和连结遭到破坏,致使微粒自身在水热介质中溶解,以离子和离子团的形式进入溶液,进而成核、结晶而形成晶粒。水热条件下,水作为溶剂和矿化剂,同时还起到以下两个作用,:,(1),液态或气态水都是传递压力的媒介,;,(2),在高压下,绝大多数反应物均能部分溶解于水,促使反应在液相或者气相中进行。,36,水热反应釜示意图,图截自张玲,.,四氧化三铁纳米颗粒及其复合物的制备和研究,D .,上海交通大学材料科学与工程学院, 2007.,对于这个釜具体的工作原理并不了解！,37,水热法制备磁性纳米材料具有两个优点,一是相对高的温度,(130 250 e),有利于磁性能的提高,;,二是在封闭容器中制备,产生相对高压,(013 4MPa),环境,避免了组分挥发,有利于提高产物的纯度和保护环境。,38,8,、热分解有机物法：,热分解有机物法是将铁的前驱,(Fe(CO),5,Fe(CuP),3,等,),高温分解产生铁原子生成铁纳米颗粒,将铁纳米颗粒控制氧化得到氧化铁。,热分解铁有机物法相对于微乳液法和后文中的化学共沉淀法、水热合成法等,制备的纳米颗粒分散性更好,粒子尺寸容易控制、纯度高、不易团聚,便于合成单分散的磁性纳米,Fe,3,O,4,粒子。,39,Fe,3,O,4,磁性纳米颗粒的化学合成方法除了上面已经介绍的共沉淀法，溶胶凝胶法，微乳液法，水解法，热分解有机物法还有许多，比如生物模板合成法，多元醇还原法，溶剂热法等等。,上面的合成方法是按物理合成方法和化学合成方法划分成两类，除此以外还可以按气相合成法，液相合成法，固相合成法，将其划分为三类等等。,40,三、如何制备磁性强，单分散性好的磁性,Fe,3,O,4,纳米粒子：,我的想法：,单分散性好,快速成核时间的控制,反应过程中的团聚现象的控制,反应结束后洗涤，收集等收尾问题,在我看来，从大的角度来看，要做到单分散性好可以从以上三个方面来入手。,41,我从文献中查到的一些制出单分散性好的,Fe,3,O,4,纳米粒子的制备方法：,（,1,）,Zhou,等以环己胺作油相, NP25,和,NP29,为表面活性剂相,FeSO,4,和,Fe(NO,3,),3,为水溶液组成,O/ W,微乳体系,合成了粒径小于,10nm,的,Fe,3,O,4,纳米粒子。,(,微乳液法）,(2)Ling Zhang,等在氩气保护条件下,用,0.706gFe,2,( acac),3,与,2mL,油酸及,2mL,油胺在,20mL,二苯醚中强烈搅拌,再加入,2.067g 1, 22,十六烷二醇。溶液加热到,210e ,回流,30min,合成了粒径为,9nm,的磁性,Fe,3,O,4,粒子,并以此为晶种合成了粒径为,12 nm,的磁性,Fe,3,O,4,粒子。（热分解有机物法）,42,(3)Cheng,等将,10mL1mol/ L FeCl,3,和,25mL 2mol/ L FeCl,2,溶液在烧瓶中混合。边搅拌溶液边缓慢加入,21mL 25% ( w/ w) N( CH,3,),4,OH ,到,pH =13,止,.,快速搅拌,20min,最后制备出粒径为,9nm,的磁性,Fe,3,O,4,颗粒。（共沉淀法）,（,4,）,T. Fried,等在,80,氩气保护下将氨水缓慢滴加,FeCl,2,与,FeCl,3,的混合溶液中得到纳米,Fe,3,O,4,颗粒,并使用油酸对其进行包覆,通过不同基片在液体与空气界面进行提拉,得到了平均粒径为,2nm,的,Fe,3,O,4,颗粒膜。（共沉淀法中的滴定水解法）,43,接下来着重介绍一下如何,制备磁性强,Fe,3,O,4,纳米粒子：,水热法制备的磁性纳米颗粒有利于颗粒磁性的提高，归结于其反应是在反应釜中进行，具有密闭相对高的温度,.,由此在我猜测相对高的温度有利于颗粒磁性的提高的。,我的想法：,44,在用共沉淀法制备磁性纳米颗粒时通过控制反应时的条件，可以使制备出来的,Fe,3,O,4,纳米颗粒具有强磁性。,采用共沉淀法在无,N,2,气保护下制备了比饱和磁化强度为,75.9emu/g,的强磁性,Fe,3,O,4,纳米粒子。在用,NaOH,溶液沉淀,Fe,3+,和,Fe,2+,混合溶液的过中，考察了,n(Fe,3+,),、,n(Fe,2+),晶化时间、晶化温度、总铁浓度和,NaOH,溶液浓度等条件对,Fe3O4,纳米粒子的粒径分布及磁性的影响。当,n(Fe,2+),/n(Fe,3+,)=5.5,，晶化时间为,2h,，晶化温度为,50,时，,Fe,3,O,4,纳米粒子磁性最佳。所制得的,Fe,3,O,4,粒子为结晶完整、具有较高纯度和粒径分布均匀的立方体形纳米颗粒；其相变温度随着,Fe,3,O,4,纳米粒子粒径的减小而降低。,Fe,3,O,4,纳米粒子的等电点约为,PH=7.2,。,45,李海波等采用共沉淀法，制备了外形为立方体或球形的，含针状颗粒杂质的,Fe,3,O,4,超细粒子。韩志平等在高纯,N,2,保护下制得了,Fe,3,O,4,纳米粒子，比饱和强度为,60emu/g,，高道江等选用,NH,3,H,2,O,做沉淀剂，在晶化温度为,80,式制得比饱和度为,73.5emu/g,的,Fe,3,O,4,纳米粒子，邹涛，段雪等在无,N,2,保护，用共沉淀法制得了比饱和度为,75.9emu/g,的,Fe,3,O,4,纳米粒子。,邹涛，段雪等的具体做法是将,FeCl,2,4H,2,O,溶液，,FeCl,3,6H,2,O,溶液按照一定比例加到三口瓶中，放置于,30,左右恒温水浴，直至溶液,PH=12,，然后将三口瓶转移至高温恒温水浴晶化一定时间。反应结束后，利用磁场分离出磁性颗粒。用去离子水洗涤磁性颗粒，至洗涤液的,PH=7,，即可得到黑色的,Fe,3,O,4,纳米粒子。,46,Fe,2+,：,Fe,3+,对,Fe,3,O,4,纳米粒子磁性的影响：,在制备,Fe,3,O,4,纳米粒子的过程中考虑到,Fe,2+,易被氧化，,n(Fe,2+,）：,n(Fe,3+,）的比值会影响,Fe,3,O,4,的结构和组成，并影响其磁性。,图为,n(Fe,2+,）：,n(Fe,3+,）的比值对,Fe,3,O,4,磁性的影响,47,由上图可以看出当,n(Fe,2+,）：,n(Fe,3+,）,=5.5,时比饱和磁化强度和比剩余磁化强度均出现最大值，保证了产物中,n(Fe,2+,）：,n(Fe,3+,）最接近于理论学计量值,0.5,，偏离此数值的制备条件将造成,Fe,3,O,4,纳米粒子晶格畸变，磁性下降。,48,晶化时间对,Fe,3,O,4,纳米粒子磁性的影响：,此图为邹涛，段雪的用共沉淀法制磁性,Fe,3,O,4,纳米粒子的过程中，晶化时间对,Fe,3,O,4,纳米粒子磁性的影响图,49,此图中的数据不能用于说明所有的共沉淀法制得的,Fe,3,O,4,纳米粒子的比饱和磁化强度与晶化时间的确定的关系，但其曲线的大致走向是相似的，可以引为参考。,由上图可以看出，经过,2h,晶化处理，,Fe,3,O,4,纳米粒子的比饱和磁化强度达到,75.9emu/g,，达到最大值，而晶化时间继续增大则比饱和磁化强度开始减小。,50,晶化温度对,Fe,3,O,4,纳米粒子磁性的影响：,此图为邹涛，段雪的用共沉淀法制磁性,Fe3O4,纳米粒子的过程中，晶化温度对,Fe3O4,纳米粒子磁性的影响,51,由上图可以看出，当晶化温度低于,50,时反应产物中的非晶态羟基氧化铁导致,Fe,3,O,4,纳米粒子磁性较弱。随着晶化温度的提高，一部分羟基氧化铁逐渐转变成晶态,Fe,3,O,4,，产物的磁性明显提高。当晶化温度达到,50,时，比饱和磁化强度和比剩余磁化强度均出现最大值，晶化温度进一步提高，,Fe,3,O,4,纳米粒子亦会发生部分氧化，磁性降低。,52,知识补充：,1,、比饱和磁化强度：,在一定的温度下，磁粉的饱和磁化强度,Ms,除以磁粉的密度，单位为安平方米每千克，单位符号为,emu/g,。,2,、比剩余磁化强度：,在一定的温度下，磁粉在外磁场为零时的磁化强度,M,除以磁粉密度。单位名称为安平方米每千克，单位符号为,emu/g,。,53,3,、磁化强度：,描述磁化状态的区里量。通常用,M,表示，磁化强度定义为媒介微小体元,V,内的全部分子磁矩矢量和与,V,之比，即：,54,我的结语：,到目前为止纳米材料的的应用已经非常广泛了，而其与生物医学相结合，则可以有很多创新的突破了。利用原子力显微镜可以观测过的生物样品包括蛋白质、脂质、,DNA,和,RNA,等生物大分子以及人血小板、病毒、活细胞等，在药物方面还可以将药物纳米话从而促进吸收，也可作为药物载体提高载药率，在临床诊断方面则可以制作新型的造影剂等等。,可以将其分为体内和体外两种，而我则更感兴趣体内这一块，由于人体环境的复杂性，要想纳米在体内很好的发挥作用而减少其副作用难度很大。纳米的毒理问题，在体内的代谢问题，与细胞的相容性问题都是存在的，而我则希望去从事这些，还有用纳米探针进入生物体这一具体方面。,55,参考文献：,1,、百度百科,2,、南京理工大学超细粉体与表面科学技术研究所 徐华蕊 、李凤生、陈舒林、宋洪昌，,沉淀法制备纳米级粒子的研究,3,、池州学院化学与食品科学系,池州,247100;21,北京化工大学化学工程学院,北京,100029;31,池州市非金属矿工业发展研究院,池州,247100,，陈勇、陈大平，,磁性纳米,Fe3O4,的制备与应用进展,4,、大连船舶重工集团有限公司质量管理部 辽宁大连,116021,，王丽艳，,纳米四氧化三铁制备的研究进展,5,、同济大学材料科学与工程学院上海市金属功能材料开发应用重点实验室,上海,200092,，李成魁 、祁红璋 、严彪，,磁性纳米四氧化三铁颗粒的化学制备及应用进展,56,6,、上海大学物理系郁黎明，张金仓，徐振佩，刘永生，王九经，曹世勋发表的,高能球磨法合成纳米晶,NiZn,铁氧体的结构和磁性,7,、张立德,解思深,.,纳米材料和纳米结构,M .,北京,:,化学工业出版社, 2005.,8,、,Sugimoto T, Itoh H, Mochida T. 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