纳米SiO2Fe3O4磁性流体的制备及其性能表征.pdf

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1、第35卷第4期东北电力大学学报Vo1．35．No．42015年8月JournalOfNortheastDianliUniversityAug．，2015文章编号：1005—2992(2015)04—00040—07纳米SiO2／Fe304磁性流体的制备及其性能表征张均成，王婷，邱志明2，贾若琨(1．东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012；2．华南理工大学材料学院，广州510000)摘要：以纳米SiO类流体中的SiO纳米粒子为“核”，采用化学镀法将使用共沉淀法合成的Fe0镀覆到纳米SiO：类流体上，得到新型的纳米SiO／Fe，O磁性流体。采用振动磁强计(VSM)、扫描电子显微镜(SE

2、M)和热失重(TGA)等对新型的纳米SiO：／Fe0磁性流体进行了表征，结果表明所制备的磁性流体保持了纳米类流体在常温下液体的可流动性，粒径为230nm，磁性流体的电导率为2．66x10一S／cm，饱和磁场强度为2．56emu／g。在保证纳米类流体特性的情况下，成功赋予了纳米SiO：类流体磁性功能，并且自身电性能得到了较大的提高。关键词：纳米类流体；磁性流体；核壳结构；复合材料中图分类号：0633文献标识码：A纳米SiO：类流体是在2005年由美国康奈尔大学的Giannelis及其合作者⋯首次合成并提出，利用季铵化的硅烷偶联剂在纳米SiO：表面接枝修饰，然后与聚乙二醇(PEG)磺酸盐功能化

3、的有机长链进行离子交换反应，得到在无溶剂条件下具有液体流动性的纳米流体，即纳米类流体。纳米类流体是一种环境友好型的无机／有机杂化结构的纳米材料，Nature杂志对此进行了高度评价，认为Giannelis等人将纳米粒子转变成了流体，而且没有使用任何溶剂这一成果为功能化纳米粒子领域开辟了一条全新的思路。纳米类流体中的有机分子长链作为纳米粒子的“壳”在整个体系中充当“溶剂”角色J，从而为其室温下的液态流动提供可能，同时纳米粒子作为“核”能够保持其纳米特性和结构，故纳米SiO：类流体囊括了离子液体、带电胶体悬浮液、分散性良好的纳米复合材料的优异性质]。纳米SiO：类流体无蒸汽压力、热稳定性高、结构

4、可调性大、易于加工和室温下具有液体的可流动性_5J，这些卓越的功能使纳米SiO类流体在电池电解质、润滑剂、碳捕捉材料和传感器等方面有着广泛的应用前景卜。但是常规的纳米类流体只有单一的核，而以核壳结构的复合材料为核去合成纳米类流体的方法至今却未有涉及加，“。核壳结构的复合材料在过去的20年时间里，引起了世界各方面学者的广泛关注¨。这些核壳结构的复合材料不仅具有核和壳物质的综合性能，而且还具有核和壳物质不具有的独特特性。核壳结构的纳米复合材料一般是由内部的核和包裹在外部的壳组成，核与壳之间通过物理或者化学的作用相互连接。由于Fe，O粒子表面对SiO粒子表面拥有高度的亲和性，无数学者已经证明将F

5、eO和SiO合成核壳结构是制备磁性胶体的有效途径¨。非金属表面的处理方法有醇水解法、机械混合法、溶胶凝胶法、非均相沉淀法、异相成核法和化学镀法等，相比上述方法对设备要求高、操作难度大且应用范围窄等缺点，化学镀法具有适应范围广、可控性强、方法简单易行和镀层致密且厚度均匀等优点，显得格外收稿日期：2015-05-20基金项目：国家自然科学基金(批准号：51003010)；吉林省科技发展计划项目(批准号：SKLSSM201132，20140101090JC)；东北电力大学博士科研启动基金资助作者简介：张均成(1989-)，男，辽宁省营口市入，东北电力大学化学工程学院在读硕士，主要研究方向：材料物

6、理化学．第4期张均成等：纳米SiO2／Fe3O4磁性流体的制备及其性能表征432．4红外分析图4为纯纳米SiO类流体和纳米SiO／Fe，O磁性流体红外分析波长曲线。在波长为2800—3000cm的吸收峰是由于不饱和C-H键的伸缩振动造成的。在波长为1340—1465cm的吸收峰是由C—H键的弯曲振动引起的。在波长为1000-1300cm的吸收峰是由C-O键的伸缩振动造成的。在波长为2500cm左右的吸收峰是由于N—H键的伸缩振动引起的。纳米SiO：／FeO磁性流体在N-H键的伸缩振动均比纯纳米类流体强，而c一0键伸缩振动纯类流体比磁性流体强，但是总体来看纳米SiO，／FeO磁性流体与纯纳米

7、SiO类流体在C—O、C-H、N-H键的振动均相似，表明镀完FeO的磁性流体外层的有机长链并没有发生较大的改变。目们V镁田图4纳米Si02／Fe304磁性流体的红外波长分析曲线图5纳米SiO2类流体和纳米SiO2／Fe3O42．5电导率分析磁性流体随温度的变化曲线图5是分别取0．25g纳米SiO类流体和纳米SiO／FeO磁性流体，用2．5mL的水溶解，利用超声分散一段时间测量其电导率值。随着温度的升高，二者的电导率都有了