Fe3O4微球及其復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、在過(guò)去的幾十年中，磁性Fe3O4微球由于具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用在細(xì)胞分離領(lǐng)域、基因工程領(lǐng)域、信息存儲(chǔ)領(lǐng)域、催化劑等眾多領(lǐng)域。磁性Fe3O4微球的性質(zhì)與其尺寸、結(jié)晶性和表面化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，制備尺寸均一、結(jié)晶性好、表面性能優(yōu)異、易于多功能化的磁性Fe3O4微球及其復(fù)合材料是實(shí)現(xiàn)上述應(yīng)用的關(guān)鍵。本論文主要研究了磁性Fe3O4微球及其復(fù)合材料的制備，及其在催化領(lǐng)域的應(yīng)用。論文主要包括以下內(nèi)容:
　　1、采用水熱法，以四水合氯

2、化亞鐵作為鐵源，乙二醇作為溶劑，在NaOH存在的條件下，不使用任何表面活性劑，制備了尺寸均勻的Fe3O4磁性微球。通過(guò)改變反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、NaOH和水的加入量，采用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、氮?dú)馕锢砘瘜W(xué)吸附儀、磁性能測(cè)量系統(tǒng)(MPMS)等手段，研究了Fe3O4磁性微球的形貌演化和生長(zhǎng)過(guò)程。結(jié)果表明，制備的磁性Fe3O4微球尺寸均一、結(jié)晶性良好，由小于30nm的初級(jí)粒子組裝而成，在室

3、溫下表現(xiàn)為超順磁性。Fe3O4磁性微球形成的機(jī)理可能為:FeCl2在NaOH和乙二醇存在的條件下，首先生成Fe(OH)2與乙二醇的復(fù)合物，然后此復(fù)合物發(fā)生歧化反應(yīng)生成單質(zhì)Fe和Fe3O4，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)和反應(yīng)溫度的升高，單質(zhì)Fe會(huì)轉(zhuǎn)化為Fe3O4。
　　2、受貽貝足腺分泌的黏附蛋白啟發(fā)，選用多巴胺作為表面修飾劑，利用多巴胺的自聚合作用在磁性Fe3O4微球表面形成了與貽貝黏附蛋白結(jié)構(gòu)相似的仿生聚多巴胺包覆層。通過(guò)改變機(jī)械攪拌時(shí)間

4、、多巴胺加入量及煅燒溫度，采用紅外光譜(IR)、SEM、TEM等手段，研究了反應(yīng)條件對(duì)聚多巴胺包覆層厚度及產(chǎn)物形貌和結(jié)晶度的影響。研究結(jié)果表明，包覆層的厚度隨著機(jī)械攪拌時(shí)間和多巴胺加入量的增多而變厚，但隨著機(jī)械攪拌時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)和多巴胺加入量的增多，聚多巴胺包覆層的厚度增加幅度變小。隨著煅燒溫度的升高，產(chǎn)物結(jié)晶度變好，形貌由表面粗糙的球形變?yōu)楸砻婀饣亩噙呅巍?br>　　3、在室溫下，將聚多巴胺包覆Fe3O4微球加入到硝酸銀水溶液中，利

5、用聚多巴胺對(duì)銀離子具有的吸附及還原作用，將Ag+離子原位還原為Ag納米粒子，成功制備了載銀四氧化三鐵微球。采用TEM、SEM、XRD、EDS等測(cè)試手段對(duì)所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌進(jìn)行分析表征。通過(guò)研究硝酸銀濃度對(duì)Ag負(fù)載量的影響發(fā)現(xiàn)，隨著硝酸銀水溶液濃度的升高，產(chǎn)物中Ag含量也隨之升高。
　　4、以模擬偶氮染料廢水甲基橙溶液與硼氫化鈉的還原反應(yīng)為模型，研究了載銀Fe3O4微球?qū)τ袡C(jī)偶氮染料廢水的催化降解性能及可磁性回收利用性。研究結(jié)果表