颗粒的新工艺的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种合成磁性液体用纳米Fe3O4颗粒的新工艺。所得表面活性剂包覆的Fe3O4拟作为制备磁性液体的原料。
【背景技术】
[0002]磁性液体又被称为磁流体，一种新型功能材料，是把经表面活性剂包覆后的纳米磁性颗粒(如Fe3O4)高度分散于基载液中，而形成的稳定胶体溶液。自上世纪60年代被成功合成之后，因其既具有固体材料的磁性，又具有液体材料的流动性，能发挥固体磁性材料不能发挥的作用，已被广泛应用于密封、润滑、减振、医药等领域。
[0003]目前常用到的制备表面活性剂包覆纳米Fe3O4颗粒的方法是先通过制备纳米Fe304颗粒，之后调节反应温度、PH等反应条件，再进行油酸包覆，如中国专利CN 104091678 A，首先该方法由于在制备Fe3O4颗粒之后，需要人为调节反应PH而使得所合成的Fe 304颗粒易受人为因素干扰，重复性差，其次因其先合成Fe3O4颗粒，所合成Fe 304颗粒为八面体尖晶石结构，若将磁性颗粒用于润滑领域，将不利于减小磨损，再次因为包覆高粘度、低饱和蒸气压磁性液体用的大分子表面活性剂，往往需要在高温、高压条件下，该法不能用于包覆高粘度、低饱和蒸气压磁性液体用的大分子表面活性剂。
[0004]有相关文献指出，在合成纳米颗粒之前提前加入表面活性剂有助于控制纳米颗粒的尺寸、形状，如清华大学牛志强等人在CHEMISTRY OF MATERIALS中发表的一篇关于表面活性剂的综述，在合成纳米颗粒之前，加入表面活性剂将能够抑制颗粒长大以及团聚，同时影响所合成晶粒的形状。
[0005]但在合成用于磁性液体的纳米Fe3O4颗粒之前加入表面活性剂(以油酸为例)，由于合成纳米Fe3O4颗粒往往需要用到过量碱性沉淀剂(如氨水)，在合成纳米Fe 304颗粒之后，往往使得溶液呈强碱性，同时形成油酸铵，不利于在纳米Fe3O4颗粒表面形成稳定的化学吸附层，最终合成的磁性液体稳定性达不到使用要求。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是:
[0007]现有纳米Fe3O4颗粒制备技术中，所合成的颗粒在包覆之前，需要人为调节温度、PH等反应条件，此过程易使颗粒团聚，增大颗粒尺寸，降低所制磁性液体的稳定性，同时由于人为操作过多，使得该制备技术重复性较差。
[0008]现有纳米Fe3O4颗粒制备技术中，所合成的颗粒多为“方”形，不利于提升磁性液体的摩擦学性能。
[0009]现有纳米Fe3O4颗粒制备技术中，在包覆高粘度、低饱和蒸气压磁性液体用的大分子表面活性剂，往往需要在高温、高压条件下，但提高温度及压力，会使颗粒长大、团聚，降低磁性液体的稳定性，因此目前包覆高粘度、低饱和蒸气压磁性液体用的大分子表面活性剂通常采用球磨法。
[0010]本发明旨在克服现有Fe3O4表面包覆技术中重复性差，以及不利于润滑，无法包覆大分子表面活性剂等缺点。本发明在保护Fe3O4组织、结构不变的同时，不经中间体的分离，反应过程中无需调节温度、PH等步骤，直接获得表面活性剂包覆的纳米Fe3O4,同时可将纳米Fe3O4晶粒平均尺寸控制在8?20nm范围内，使颗粒形状趋向于“球”形，同时饱和磁化强度大于50emu/g，表面化学吸附量可达40?60%。
[0011]本发明的技术方案:
[0012]本发明采用在Fe3O4表面包覆致密表面活性剂，在通过传统化学共沉淀法合成Fe3O4颗粒之前加入表面活性剂，通过提前加入表面活性剂抑制颗粒长大、团聚，在颗粒不发生团聚的前提下，利用提高反应温度及时间去除生成物、过量氨水等废弃物，同时将体系PH值控制在合理范围内，技术方案如下:
[0013]I)配制Fe' Fe'表面活性剂的混合液，按铁离子浓度1.5?3mol/L的条件配制Fe3+和Fe 2+的混合液，其中Fe 3+和Fe 2+的摩尔比为2:1?5: 3，表面活性剂与Fe 2+的摩尔比为 1:5 ?3:5 ;
[0014]2)生成表面活性剂包覆的纳米Fe3O4颗粒，在转速300_500r/min的条件下，不断搅拌步骤I所得到的混合溶液，恒温水(油)浴熟化，熟化温度80?180°C，熟化压力0.1-1.1MPa,熟化时间10?30min，之后用浓度为25%的氨水溶液作为沉淀剂，快速加入到混合液中，反应时间30-120min ；
[0015]3)清洗所得表面活性剂包覆的纳米Fe3O4颗粒，磁分离Fe 304颗粒与溶液，用无水乙醇清洗2次，去离子水清洗2-3次，干燥、研磨成粉。
[0016]表面活性剂除常规表面活性剂外，如油酸，同时可为用于高粘度、低饱和蒸气压磁性液体的大分子表面活性剂，如二十四烷酸，全氟羧酸。
[0017]所得纳米Fe3O4颗粒在温度升高、加压的同时仍能保持颗粒尺寸在合理范围内，不降低所制磁性液体的稳定性。
[0018]所得纳米Fe3O4颗粒为“球”形，提高了所制备磁性液体的润滑性能，同时其平均粒径范围在8?20nm，并使饱和磁化强度大于50emu/g。
[0019]利用热重分析仪测定表面活性剂在Fe3O4表面上形成的稳定化学吸附量可达40?60%,其抗氧化性能、高温稳定性更强。
[0020]无需过多人为操作，方法简单，重复性高，不经中间体的分离，过程中无需调节温度、PH等步骤，直接获得表面活性剂包覆的纳米Fe3O4颗粒。
【附图说明】
[0021]图1.为包覆前后Fe3O4和Fe 304/油酸材料的XRD图；
[0022]图2为包覆前后Fe3O4和Fe 304/油酸材料的TEM图；
[0023]图3为包覆前后Fe3O4和Fe 304/油酸材料的TGA图；
【具体实施方式】
[0024]实施方式一
[0025]I)将 0.08mol 的 FeCl3.6H20、0.04mol FeCl2.3H20 以及 0.016mol 油酸溶解于50mL的去离子水中，形成溶液A ；
[0026]2)在转速300r/min的条件下，不断搅拌混合溶液A恒温水浴熟化，熟化温度950C，熟化时间15min，之后用浓度为25%的氨水溶液50ml作为沉淀剂，快速加入到混合液中，反应时间45min ；
[0027]3)清洗所得油酸包覆的纳米Fe3O4颗粒，磁分离Fe 304颗粒与溶液，用无水乙醇清洗2次，去离子水清洗2-3次，干燥、研磨成粉。
[0028]实施方式二
[0029]I)将 0.08mol 的 FeCl3.6H20、0.04mol FeCl2.3H20 以及 0.016mol 苯甲酸胺溶解于50mL的去离子水中，形成溶液A ；
[0030]2)在转速300r/min的条件下，不断搅拌混合溶液A恒温水浴熟化，熟化温度950C，熟化时间15min，之后用浓度为25%的氨水溶液50ml作为沉淀剂，快速加入到混合液中，反应时间Ih ;
[0031]3)清洗所得油酸包覆的纳米Fe3O4颗粒，磁分离Fe 304颗粒与溶液，用无水乙醇清洗2次，去离子水清洗2-3次，干燥、研磨成粉。
【主权项】
1.一种合成磁性液体用纳米Fe 304颗粒的新工艺，其特征在于方法步骤如下: 1)配制Fe'Fe'表面活性剂的混合液，按铁离子浓度1.5?3mol/L的条件配制Fe3+和Fe2+的混合液，其中Fe 3+和Fe 2+的摩尔比为2:1?5:3，表面活性剂与Fe 2+的摩尔比为1:5 ?3:5 ; 2)生成表面活性剂包覆的纳米Fe3O4颗粒，在转速300-500r/min的条件下，不断搅拌步骤I所得到的混合溶液，恒温水(油)浴熟化，熟化温度80?180°C，熟化压力0.1-1.1MPa,熟化时间10?30min，之后用浓度为25%的氨水溶液作为沉淀剂，快速加入到混合液中，反应时间 30-120min ； 3)清洗所得表面活性剂包覆的纳米Fe3O4颗粒，磁分离Fe304颗粒与溶液，用无水乙醇清洗2次，去离子水清洗2-3次，干燥、研磨成粉。2.根据权利要求1所述的一种合成磁性液体用纳米Fe304颗粒的新工艺，其特征在于:所述步骤(I)中，表面活性剂除常规表面活性剂外，如油酸，同时可为用于高粘度、低饱和蒸气压磁性液体的大分子表面活性剂，如二十四烷酸，全氟羧酸。3.根据权利要求1所述的一种合成磁性液体用纳米Fe304颗粒的新工艺，其特征在于:所得纳米Fe3O4颗粒在温度升高、加压的同时仍能保持颗粒平均尺寸在8?20nm范围内，不降低所制磁性液体的稳定性。4.根据权利要求1所述的一种合成磁性液体用纳米Fe304颗粒的新工艺，其特征在于:所得纳米Fe3O4颗粒为“球”形，提高了所制备磁性液体的润滑性能，同时其平均粒径范围在8?20nm，并使饱和磁化强度大于50emu/go5.根据权利要求1所述的一种合成磁性液体用纳米Fe304颗粒的新工艺，其特征在于:方法简单，重复性高，不经中间体的分离，过程中无需调节温度、PH等步骤，直接获得表面活性剂包覆的纳米Fe3O4颗粒，利用热重分析仪测定Fe 304颗粒表面稳定的化学吸附量可达40?60%，其抗氧化性能及高温稳定性更强。
【专利摘要】本发明涉及一种合成磁性液体用纳米Fe3O4颗粒的新工艺，属于材料制备技术领域，所得纳米Fe3O4颗粒适宜作为制备磁性液体的原材料。本发明将制备纳米Fe3O4与包覆表面活性剂同时进行，首先配制均匀的Fe3+、Fe2+、表面活性剂的混合液，之后加入氨水作为沉淀剂，不经中间体的分离，反应过程中无需调节温度、PH等步骤，直接获得表面活性剂包覆的纳米Fe3O4。该方法的优点在于：原料、设备简单易得，制备方法无需过多人为操作，方法简单，重复性高，所制颗粒为“球形”有利于提高所制磁性液体的润滑性能，降低磨损，同时可将该法用于包覆用于高粘度、低饱和蒸气压磁性液体的大分子表面活性剂，利用热重分析仪测定表面活性剂在Fe3O4表面上形成的稳定化学吸附量可达40～60％，其抗氧化性能更强，高温稳定性更高。
【IPC分类】C01G49/08, B82Y30/00
【公开号】CN105174317
【申请号】
【发明人】李德才, 梁浩
【申请人】北京交通大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月8日