氧化铁纳米颗粒的制备及其复合材料研究

论文摘要

α-Fe2O3和Fe3O4是两种重要的铁的氧化物。α-Fe2O3由于其独特的性质,在化学传感器、催化剂、颜料、电池电极材料等诸多领域具有广泛的应用前景。Fe3O4因其独特的磁学性能和良好的生物相容性,运用于磁记录材料、磁性流体、药物的运输、免疫诊断等方面。对Fe3O4纳米颗粒表面修饰包覆改性,制备出Fe3O4纳米复合材料,既可以保留磁性,又具有新的特性,是近年来研究的热点。本论文主要研究了α-Fe2O3和Fe3O4纳米颗粒的制备并对Fe3O4表面进行包覆改性。主要研究内容如下：1.α-Fe2O3纳米棒和纳米立方体的制备及性能研究以FeCl3、尿素和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（DBS）为原料,首先通过水热体系得到α-FeOOH纳米棒,一方面通过直接煅烧前驱体的方法获得α-Fe2O3纳米棒,此过程产物保持了α-FeOOH的形貌；另一方面可在该水热体系中通过控制原料与DBS的物质的量之比,直接实现α-FeOOH→α-Fe2O3的转变,得到α-Fe2O3纳米立方体,从而同时实现了晶型以及形貌的转变。详细研究了表面活性剂含量对产物晶型和结构的影响,提出了可能的生长机理,同时对两种形貌的α-Fe2O3纳米颗粒的光学性能和磁学性能进行了初步研究。2.Fe3O4纳米颗粒的制备及其性能研究采用条件温和、易于控制、简单易行的液相合成方法,以FeSO4, （NH4）2CO3为原料,水为溶剂,加热回流直接得到磁性Fe3O4纳米颗粒,运用XRD、SEM,研究了反应温度、反应时间等因素的影响。当反应温度为80℃,时间为8h时成功制备出单晶准八面体Fe3O4纳米颗粒,由热重分析可知所制备的颗粒热稳定性良好,由磁性分析可知其饱和磁化强度高,达到81.24emu/g。3.Fe3O4/SiO2/壳聚糖纳米复合颗粒的制备及其性能研究壳聚糖具有特殊的生理活性、无毒、可生物降解、生物相容性好等优点,是纳米颗粒理想的修饰剂。本章采取的方法是首先对Fe3O4的表面进行SiO2包覆改性,再与壳聚糖复合,所制备的Fe3O4/SiO2/Chitosan纳米复合颗粒具有一定的磁性,便于分离,以重金属Cr6+溶液为模拟污染物,考察了其对Cr6+的吸附率,实验表明吸附率达到72.6%,制备的复合颗粒有望在污水处理等方面获得应用。4.Fe3O4／聚苯胺纳米复合材料的制备及其性能研究运用溶液聚合法在Fe3O4表面包覆聚苯胺,制备Fe3O4／聚苯胺纳米复合颗粒,对制备的复合物颗粒的形貌、结构和性能进行分析,由X射线衍射、红外测试证明两者不是机械混合,并讨论了Fe3O4含量对其磁性、热稳定性能以及吸波性能的影响,得知在复合材料当掺杂的含量为4.76%时,材料的吸波性能最佳,渴望作为吸波材料应用于实际。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 氧化铁的结构与性质
• 2O₃的制备'>1.2 纳米α-Fe₂O₃的制备
• 1.2.1 模板法
• 1.2.2 水热法
• 1.2.3 气相法
• 1.2.4 阳极氧化法
• 1.2.5 其他制备方法
• 3O₄的制备'>1.3 纳米Fe₃O₄的制备
• 1.3.1 水热法
• 1.3.2 微乳液法
• 1.3.3 共沉淀法
• 1.3.4 高温热分解有机物法
• 1.3.5 生物模板合成法
• 3O₄的表面改性'>1.4 纳米Fe₃O₄的表面改性
• 1.4.1 无机改性
• 1.4.2 有机改性
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 参考文献
• 2O₃纳米棒和纳米立方体的制备及性能研究'>第二章 α-Fe₂O₃纳米棒和纳米立方体的制备及性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 性能测试与表征
• 2.2.4 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2O₃的表征'>2.3.1 棒状α-FeOOH及α-Fe₂O₃的表征
• 2.3.2 表面活性剂的影响
• 2.3.3 光学性能分析
• 2.3.4 磁学性能分析
• 2.3.5 机理分析
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 3O₄纳米颗粒的制备及其性能研究'>第三章 Fe₃O₄纳米颗粒的制备及其性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 性能测试与表征
• 3.2.4 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 反应温度的影响
• 3.3.2 反应时间的影响
• 3.3.3 热稳定性分析
• 3.3.4 磁学性能分析
• 3.3.5 机理分析
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 3O₄/SiO₂/壳聚糖纳米复合颗粒的制备及其性能研究'>第四章 Fe₃O₄/SiO₂/壳聚糖纳米复合颗粒的制备及其性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 性能测试与表征
• 4.2.4 实验步骤
• 4.2.5 吸附试验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 透射电镜分析
• 4.3.2 红外分析
• 4.3.3 机理分析
• 4.3.4 磁学性能分析
• 4.3.4 BET分析
• 4.3.5 吸附性能研究
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 3O₄/聚苯胺纳米复合颗粒的制备及其性能研究'>第五章 Fe₃O₄/聚苯胺纳米复合颗粒的制备及其性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂
• 5.2.2 实验设备
• 5.2.3 性能测试与表征
• 5.2.4 实验步骤
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 X射线衍射分析
• 5.3.2 扫描电镜分析
• 5.3.3 红外光谱分析
• 5.3.4 热稳定性分析
• 5.3.5 磁学性能分析
• 5.3.6 微波吸收性能分析
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 全文总结
• 致谢
• 硕士期间发表的论文