一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法，首先采用共沉淀方法，制備出裸露的Fe3O4磁性納米顆粒，然后加入氟硅烷表面活性劑，制備出經(jīng)過包覆修飾的Fe3O4磁性納米顆粒粗產(chǎn)物，最后再經(jīng)過洗滌、過濾、真空干燥等步驟，制備出氟硅烷表面活性劑修飾的Fe3O4磁性納米顆粒，包覆后的磁性顆粒是進一步制備氟碳基磁性液體和硅油基磁性液體的必備原料，其具有優(yōu)越的耐化學(xué)腐蝕、耐高低溫、絕對不燃燒等特殊性能，能夠在pH=1～14，-40℃～200℃溫度下長期穩(wěn)定工作，該制備方法簡單易行，磁性顆粒飽和磁化強度高，穩(wěn)定性好，產(chǎn)率高，無污染，操作簡便，產(chǎn)物可以用于化工、機械、生物、醫(yī)療等行業(yè)。
【專利說明】一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米粉體的制備及表面改性領(lǐng)域，具體涉及一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性顆粒是一種新型納米功能材料，按照類別主要分為:金屬類，有Fe，Co, Ni，F(xiàn)e-Co, Fe-Ni合金等；氮化鐵類，有FeN, Fe3N, Fe4N, Fe16N2 (或Fe8N)等；金屬氧化物類,主要有Fe3O4, Y -Fe2O3, MeFe2O4 (Me=Co, Mn，Ni等)。雖然納米級金屬氧化物的飽和磁化強度低，起始導(dǎo)磁率也低，但是其化學(xué)穩(wěn)定性好，具有納米特性，而成為研究熱點。Fe3O4磁性納米顆粒能夠在外加磁場的作用下迅速被磁化，當(dāng)外加磁場撤去后磁性又立即消失，即表現(xiàn)出優(yōu)良的超順磁性，因而它具有一系列特殊的物理化學(xué)性能和納米特性，應(yīng)用前景廣泛。 [0003]由于磁性納米顆粒具有很大的比表面積，這導(dǎo)致磁性納米顆粒表面的原子占有相當(dāng)?shù)谋壤４判约{米顆粒表面的原子數(shù)隨著粒徑的減小迅速增加，這些表面原子具有不飽和性，并且存在大量的表面缺陷和懸掛鍵，因此這些表面的原子很容易與其他的原子相結(jié)合，使得磁性納米顆粒表現(xiàn)出很強的表面效應(yīng)。而且顆粒表面都帶有電荷，電荷的類型和大小直接導(dǎo)致磁性納米顆粒之間的相互吸引，所以磁性納米顆粒之間很容易發(fā)生團聚，難以長時間穩(wěn)定保存。為了防止磁性納米顆粒之間的自發(fā)團聚，所以要在其表面進行包覆修飾，同時包覆層也起到抗氧化的作用。
[0004]張墩明在2000年“硅油基磁性液體”論文中提到了采用有機硅磷酸作為表面活性劑與硅油匹配制備磁性液體，其有機硅磷酸的分子式為:
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法，包括以下步驟: (1)按摩爾比例Fe2+=Fe3+=1: 1.5?2將Fe2+和Fe3+溶液共混 (2)在保持?jǐn)嚢璧耐瑫r，按摩爾比例Fe3+:氨水=1:4?8向(I)加入沉淀劑氨水，結(jié)晶化，生成裸露的Fe3O4磁性顆粒 (3)向步驟(2)中加入氟硅烷表面活性劑 (4)保持?jǐn)嚢瑁l(fā)生反應(yīng)，氟硅烷表面活性劑實現(xiàn)對裸露的Fe3O4磁性顆粒的表面包覆，生成氟娃燒表面活性劑修飾的Fe3O4磁性納米顆粒粗產(chǎn)物 (5)將(4)中的氟硅烷表面活性劑修飾的Fe3O4磁性納米顆粒粗產(chǎn)物經(jīng)過5?7次水洗和醇洗后，檢測上層液pH=7后放入真空干燥箱中干燥，得氟硅烷表面活性劑修飾的Fe3O4磁性顆粒， 其特征是所用的氟硅烷表面活性劑具有以下分子結(jié)構(gòu):(EtO)3S1-(CH2)3HNOC-CF2CKCF2CF20)p(CF20) ,CF2-CONH(CH2)3-Si (OEt)3，雙端基為硅烷、主鏈段為直鏈型全氟醚聚合鏈段，其中 p+q=4 ?60，p/q=18 ?2000，分子量在 1000 ?2800。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法其特征是制備步驟為先進行(I)、(2)操作,O?30min后進行(3)操作,最后進行(4)、(5)操作，或者先進行(I)、(3)操作，I?5min后進行(2)操作,最后進行(4)、(5)操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法，其特征在于裸露的Fe3O4磁性納米顆粒(g)與氟硅烷表面活性劑(ml)的加入比例為:40:1?1:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法其特征是步驟(2)中結(jié)晶化時間為I?30min，步驟(4)的包覆時間為45?120min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法步驟(I)和(4)中以水作為反應(yīng)介質(zhì)和洗滌劑，采用的是超純水，其特征在于25°C下超純水電阻率為 18.2M Ω.cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法其特征是步驟(5)中真空干燥箱的溫度為30?70°C，真空度為-0.1Mpa0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法其特征是制備出氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法其特征是飽和磁化強度為20 ?85emu/g。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒的制備方法其特征是制備出氟硅烷表面活性劑修飾的磁性納米顆粒用于硅油基或者氟碳基磁性液體的制備。
【文檔編號】H01F1/42GK103680797SQ201310692705
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】崔紅超, 李德才, 張志力 申請人:北京交通大學(xué)