水基磁性流體的合成及宏觀動力學.pdf

1、本文系統(tǒng)地研究了納米Fe<,3>O<,4>水基磁性流體的合成及宏觀動力學特性。 (1)利用氨水共沉淀法制備了納米Fe<,3>O<,4>顆粒，TEM顯示顆粒直徑約10nm左右；經(jīng)XRD測試發(fā)現(xiàn)，所得到的納米Fe<,3>O<,4>顆粒為反尖晶石結(jié)構(gòu)。接著，在顆粒的表面接枝油酸鈉作為第一層包裹層，使用PEG-4000作為第二包裹層增強顆粒在水中的穩(wěn)定性。實驗發(fā)現(xiàn)，該水基磁性流體的固體含量和油酸鈉及PEG-4000的用量有著重要的聯(lián)系。

2、古埃磁天平測出磁性流體的飽和磁化強度為1.44×10<'5>A/m。FT-IR分析表明油酸鈉和PEG-4000已經(jīng)成功地包裹到顆粒表面。研究還發(fā)現(xiàn)，將該高濃度的水基磁性流體稀釋后仍然表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。磁性流體的粘度隨著固體含量和外加磁場的增加而增加，隨著溫度的升高而降低。當固體含量足夠高時磁性流體表現(xiàn)出非牛頓流體行為。當我們把該磁性流體加入到PVA膜中后，膜的機械性能得到顯著增強。 (2)采用水合肼作為抗氧化劑，氨水共沉淀法制

3、備了納米Fe<,3>O<,4>顆粒，用檸檬酸鈉對顆粒進行表面改性，提高其在水中的分散性能。FT-IR，TEM，XRD，VSM系統(tǒng)表征了該粒子的接枝，形貌，晶型，磁性情況。將改性后的Fe<,3>O<,4>顆粒和未改性的粒子作沉降實驗比較，發(fā)現(xiàn)改性后的粒子分散穩(wěn)定性大大高于未改性的粒子。接著將改性Fe<,3>O<,4>顆粒和未改性顆粒分散到水中，分別進行正硅酸乙酯水解形成SiO<,2>包裹層。高溫抗氧化實驗表明，SiO<,2>外殼可以有效保

4、護Fe<,3>O<,4>不被氧化。然后對Fe<,3>O<,4>/SiO<,2>復合粒子進行油酸改性，紅外測試表明油酸成功接枝到顆粒表面，改性后的復合顆粒分散到PEG-4000水溶液中形成雙層表面活性劑穩(wěn)定的水基磁性流體，該磁性流體在重力場中穩(wěn)定性很好，且具有良好的磁響應性，磁性流體中顆粒的d(0.99)num值是35.4nm。流變性質(zhì)的表征說明，高濃度的磁性流體為非牛頓流體，隨著磁場的增強，磁性流體的粘度顯著增加。摻雜了水基磁性流體后，

5、PVA高分子膜的拉伸性能增強。 (3)采用水合肼作為抗氧化劑，氨水共沉淀法制備了納米Fe<,3>O<,4>顆粒，用檸檬酸鈉對顆粒進行表面改性，提高其在水中的分散性能。FT-IR，TEM，XRD，VSM系統(tǒng)表征了該粒子的接枝，形貌，晶型，磁性情況。接著使用醋酸鋅和碳酸銨直接沉淀法，在Fe<,3>O<,4>表面形成前驅(qū)體外殼，該顆粒經(jīng)350℃高溫煅燒1小時形成Fe<,3>O<,4>/ZnO納米復合磁性光催化劑，我們考察了該復合粒子的

6、粒徑、分散性、磁分離性能。通過改變Fe<,3>O<,4>和ZnO的摩爾比，研究了不同的納米復合粒子對光催化性能的影響，結(jié)果表明復合粒子的光催化性能優(yōu)于單純的ZnO粒子。實驗還表明，該粒子可以反復使用，使用4次后光催化降解效率仍然可以達到70％。 (4)采用自制的實驗裝置和CCD高速攝像機組成的系統(tǒng)來觀察水基磁性流體的宏觀動力學特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是否有外加磁場，模擬計算所得到的硅油與水基磁性流體的界面變化情況與實驗所拍攝的界面