磁性纳米四氧化三铁颗粒的化学制备及应用进展

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1、54第31卷第4期上海金属Vol131,No142009年7月SHANGHAIMETALSJuly,2009磁性纳米四氧化三铁颗粒的化学制备及应用进展李成魁祁红璋严彪(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)【摘要】综述了磁性纳米四氧化三铁粒子的各种化学制备方法,包括比较常用的共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热法等。根据最新的研究成果,比较了以上各种方法的优缺点,并介绍了磁性纳米四氧化三铁在磁性液体、磁记录材料、催化、生物医学、微波吸收材料等方面的具体应

2、用。【关键词】四氧化三铁纳米颗粒制备方法应用进展CHEMICALPREPARATIONANDAPPLICATIONOFMAGNETICFe3O4NANO2PARTICLESLiChengkuiQiHongzhangYanBiao(ShanghaiKeyLab1ofD&AforMetal2FunctionalMaterials,SchoolofMaterialsScienceandEngineering,TongjiUniversity)【Abstract】Thechemicalpreparation

3、methodsweresummarizedincludingco2precipitation,sol2gelmethod,microemulsion,hydro2thermalmethodetc.Basedontherecentprogress,relativemeritsofthosemethodswereanalyzed.TheapplicationofFe3O4nano2particlesinmagneticfluid,magneticrecordingmaterials,catalytica

4、landmicrowavematerialsandmedicinewereintroduced.【KeyWords】FerroFerricOxide,Nano2Particle,PreparationMethod,ApplicationProgress由于纳米四氧化三铁特殊的理化学性质,使重介绍各种化学制备方法的进展近况,陈述了各其在实际应用中越来越广泛,而其制备方法和性种方法的优缺点,纳米四氧化三铁颗粒在生产试质的研究也得到了深入的进展。磁性纳米微粒的验中的应用进展情况,以及实验中遇到的困难和[1

5、～2]制备方法主要有物理方法和化学方法。物理将来的发展方向。方法制备纳米微粒一般采用真空冷凝法、物理粉1磁性Fe3O4纳米颗粒的制备方法碎法、机械球磨法等。但是用物理方法制备的样目前,制备磁性Fe3O4纳米颗粒方法的机理品一般产品纯度低、颗粒分布不均匀,易被氧已研究得很透彻,归结起来一般分为两种。一是化,且很难制备出10nm以下的纳米微粒,所以采用二价和三价铁盐,通过一定条件下的反应得在工业生产和试验中很少被采纳。到磁性Fe3O4纳米颗粒;另一种则是用三价铁化学方法主要有共沉淀法、溶胶-凝胶法、盐,

6、在一定条件下转变为三价的氢氧化物,最后微乳液法、水解法、水热法等。采用化学方法获通过烘干、煅烧等手段得到磁性Fe3O4纳米颗得的纳米微粒的粒子一般质量较好,颗粒度较粒。小,操作方法也较为容易,生产成本也较低,是111共沉淀法[3～6]目前研究、生产中主要采用的方法。本文着共沉淀法是在包含两种或两种以上金属离子基金项目:上海市科研计划资助项目(0752nm004)作者简介:李成魁,男,主要从事磁性材料等开发研制工作,Email:lichk1510@1631com通讯作者:严彪,同济大学教授,博士生导师

7、,Email:yaobiao@vip1sina1com第4期李成魁等:磁性纳米四氧化三铁颗粒的化学制备及应用进展55[16]的可溶性盐溶液中,加入适当的沉淀剂,使金属生长出高度单分散的金属氧化物颗粒。溶胶离子均匀沉淀或结晶出来,再将沉淀物脱水或热-凝胶法基本原理是:将金属醇盐或无机盐经水分解而制得纳米微粉。共沉淀法有两种:一种是解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶,然后使溶质[7]Massart水解法,即将一定摩尔比的三价铁盐与聚合凝胶化,再将凝胶干燥、焙烧去除有机成二价铁盐混合液直接加入到强碱性水溶液中

8、,铁分,最后得到无机材料。溶胶-凝胶方法包括以盐在强碱性水溶液中瞬间水解结晶形成磁性铁氧下几个过程:(1)水解;(2)单体发生缩合和聚[8]体纳米粒子。另一种为滴定水解法,是将稀碱合反应形成颗粒;(3)颗粒长大;(4)颗粒团溶液滴加到一定摩尔比的三价铁盐与二价铁盐混聚,随后在整个液相中形成网状结构,溶胶变稠[18]合溶液中,使混合液的pH值逐渐升高,当达到形成凝胶。图1为溶胶凝胶法的全过程。其6～7时水解生成磁性Fe3O4纳米粒子。中,控制溶胶凝胶化的主要参数有溶液的