2、纳米磁性Fe304粒子,其反应式如下:Fe2++Fe3++OH-→Fe(OH)2/Fe(OH)3(形成共沉淀)Fe(OH)2+Fe(OH)3→FeOOH+Fe304(pH≤7.5)FeOOH+Fe2+→Fe3O4+H+(pH≥9.2)Fe2++2Fe3++8OH-→Fe3O4+4H2O由反应式可知,该反应的理论摩尔比为Fe2+:Fe3+:OH-=l:2:8,但由于二价铁离子易氧化成三价铁离子,所以实际反应中二价铁离了应适当过量。该法的原理虽然简单,但实际制备中还有许多复杂的中间反应和副产物:Fe3O4+0.25O2+4.5H2O→3Fe(OH)3(4)2Fe3O4+0.5O2
3、→3Fe2O3(5)此外,溶液的浓度、nFe2+/nFe3+的比值、反应和熟化温度、溶液的pH值、洗涤方式等,均对磁性微粒的粒径、形态、结构及性能有很大影响。目前,纳米二氧化硅主要制备方法有：以硅烷卤化物为原料的气相法;以硅酸钠和无机酸为原料的化学沉淀法;以及以硅酸酯等为原料的溶胶凝胶法和微乳液法。在这些方法中,气相法原料昂贵,设备要求高,生产流程长,能耗大;溶胶凝胶法原料昂贵,制备时间长;而微乳液法成本高、有机物难以去除易对环境造成污染。与上述三种方法相比,化学沉淀法具有原料来源广泛、价廉,能耗小,工艺简单,易于工业化等优点,但同时也存在产品粒径大或分布范围较宽的问题,这是
4、由于产品性状在制备过程中受许多可变因素的影响。以硅酸钠为硅源,氯化铵为沉淀剂,加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和乙醇,通过化学沉淀法合成了粒径小且分布窄的纳米二氧化硅。在硅酸钠溶液中,简单的偏硅酸离子并不存在,偏硅酸钠的实际结构为Na2(H2SiO4)和Na(H3SiO4),因此溶液中的负离子为H2SiO4（2-）和H3SiO4（-）。二者在溶液中皆可与氢离子结合生成硅酸。氯化铵是一种强酸弱碱盐,能缓慢地释放出H+,可以有效避免pH变化过大。另外反应在碱性条件下进行,反应所生成的粒子带负电,可吸引NH+4和溶液中的Na+形成双电层,通过双电层之间库仑排斥作用,平
5、衡离子表面电荷,从而可以使粒子之间发生团聚的引力大大降低。较高浓度硅酸钠溶液的加入会导致溶液局部pH值瞬间变化较大,易导致粉末硬团聚的发生。因此实验中采用较低浓度的硅酸钠溶液。在反应过程中,沉淀时pH值过小会影响产物的得率,再者在酸性条件下,溶液中的NH+4和Na+无法起到平衡粒子表面电荷的作用,因此将pH控制在碱性条件下。硅酸钠在水溶液中酸化时,2ONa转化成2OH,是一种高表面积的微粒,在它的表面吸附有大量的水,如果失水,这种结合就会迅速发生,迅速增长成粗大的颗粒,因此,要在这一时期采取有效措施控制这种结合的发生。而极性分子乙醇的存在可起到隔离的作用,乙醇分子靠与顶氧生成
6、氢键来阻碍顶氧形成硅一氧联结,从而制得小颗粒的SiO2。SiO2在成核过程中带负电,而CTAB是阳离子表面活性剂,在溶液中可形成胶束,吸附并包覆在微粒上,从而起到抑制晶核的生长、控制粒径大小的作用。再者,由于CTAB的包覆,可阻止杂质离子对SiO2的吸附,同时在高温煅烧下,CTAB可以完全分解,不会引入杂质,从而保证了SiO2的纯度。在洗涤的乙醇水溶液中也应加入CTAB,以防因为洗涤而导致CTAB减少,最终造成团聚的发生。二、试剂和仪器FeCl3?6H2O(AR)、FeSO4?7H2O(AR)、去离子水、0.25mol/LNaOH（AR）、0.4mol/L硅酸钠(Na2SiO
7、3·9H2O)（分析纯）、氯化铵(NH4Cl)（分析纯）、无水乙醇（分析纯）；控温磁力搅拌器、pHS225型pH计、高速离心机、三口烧瓶、烧杯、量筒、玻璃棒、pH试纸三、制备〓〓【将一定量的二价铁盐(FeSO4·7H2O)和三价铁盐(FeCl3·6H2O)溶液按物质的量比为1:2的比例混合，铁盐总浓度为0.5mol/L,加入到三口烧瓶中,加入200mL蒸馏水,温度控制在(30±1)℃,在氮气氛下，再将0.25mol/LNaOH缓慢滴加到三口烧瓶中至pH=10,剧烈搅拌,高温恒温水浴晶化一定时间。混合液由
