微乳液法制备Mn_Zn铁氧体磁性纳米粒子

收稿日期:2010-03-21

作者简介:罗广圣(1970-),男,博士,教授.E -m a i:l g sl uo566@https://www.docsj.com/doc/5b3745391.html,

文章编号:1006-0464(2010)04-0373-05

微乳液法制备M n-Zn 铁氧体磁性纳米粒子

罗广圣,李建德,姜贵文,周正有,李文善

(南昌大学材料科学与工程学院,江西南昌 330031)

摘 要:以正己醇为油相,十六烷基三甲基溴化铵(CTA B)为表面活性剂,F eS O 4、M nSO 4、ZnSO 4混合溶液为水相先制成油包水的反相微乳液;N aOH 溶液为沉淀剂、H 2O 2为氧化剂,再在微乳液中制备M n -Zn 铁氧体磁性纳米粒子,研究了溶液的浓度、表面活性剂(CTAB)和水的不同质量比对样品的物相、微结构、磁性能的影响。通过X 射线衍射仪(XRD )、扫描电镜(SE M )和振动样品磁强计(V S M )对样品的相、微结构和磁性能进行表征,结果表明:浓度低时,样品中含有较多的 -FeOOH, -F e OOH 的含量随溶液的浓度升高而减少;样品的平均晶粒尺寸为10nm 左右,并且随表面活性剂(CTA B)和水的质量比的增大而减小;样品的磁滞回线无磁滞,呈超顺磁性,其饱和磁化强度随溶液的浓度升高而增大,随表面活性剂(CTAB)和水的质量比的增大而减小。关键词:M n-Zn 铁氧体;纳米粒子;平均晶粒尺寸;饱和磁化强度中图分类号:TM 2 文献标志码:A

M n-Zn 铁氧体是现代电子工业和信息产业中

一种重要的软磁材料,广泛应用于多路通信、开关电源、变压器磁芯、滤波器、录音和录像的各种记录磁头、信息存储系统、医疗诊断、军工和民用的抗电磁干扰等

[1-4]

,随着通讯技术、计算机技术的飞速发

展,对M n-Zn 铁氧体材料提出了更高的要求,传统的固相烧结法制备出的样品颗粒粗大,烧结活性和混合的均匀性受到限制,制约了产品性能的进一步提高,而一些新液相合成方法的出现为软磁M n -Zn 铁氧体纳米粉体的制备展示了良好的前景[5]

:如

化学共沉淀法[6]

、微乳液法

[7-8]

、水热法

[9]

、溶胶-

凝胶法、超临界法、冲击波合成法和柠檬酸盐前驱物

法

[10-11]

等。

微乳液法制备工艺简单,制备出的纳米粒子尺寸均匀,粒子大小能得到控制,并能有效控制纳米粒

子的团聚。微乳液一般用烷类或醇类作为油相,在大量的表面活性剂的作用下使水相均匀地分散在油相中形成了一个热力学稳定系统。微乳液中的一个个不连续的小水池相当于一个 微型反应器 ,成核、晶粒长大均在这个微型反应器中进行。本文以正己醇为油相,FeSO 4、M nSO 4、ZnSO 4混合溶液为水相,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB )为表面活性剂,制成了油包水的反相微乳液;然后以Na OH 为沉淀剂、H 2O 2为氧化剂,在微乳液中制备出M n-Zn 铁氧体磁性纳米粒子。

1 实验部分

1 1 样品的制备

本实验在微乳液中合成M n-Zn 铁氧体磁性纳米粒子,实验以正己醇为油相、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,FeSO 4!7H 2O 、M nSO 4!H 2O 、ZnSO 4!7H 2O 为三甲基溴化铵(CTAB )为表面活性剂,FeSO 4!7H 2O 、M nSO 4!H 2O 、ZnSO 4!7H 2O 为原料,N a OH 溶液为沉淀剂、H 2O 2为氧化剂,按分子式M n 0.5-Zn 0.5Fe 2O 4进行配方。用分析天平称取一定量的FeSO 4!7H 2O 、M nSO 4!H 2O 和ZnSO 4!7H 2O,混合后溶解分别配成0.5、1、2m o l/l 溶液,按正己醇与FeSO 4、M nSO 4、ZnSO 4混合溶液体积比6 1量取正己醇,十六烷基三甲基溴化铵(C TAB )与FeSO 4、M nSO 4、ZnSO 4混合溶液的质量比设置为0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0,将配好的溶液装入三口烧瓶中,再把三口烧瓶移到可控温的KB-250E 型超声波清洗器中,一边搅拌一边

滴加N a OH 溶液,用P H S-3数字酸度计控制p H 值为13,待溶液的温度上升到50?,再滴加H 2O 2,反应完毕后,陈化静置数小时,再用TG -16-W S 型号高速离心机进行分离,并用去离子水和酒精将沉淀物交替洗涤4次,将得到的沉淀物烘干、研磨。1 2 样品的表征

用型号B r uker D8Focus X 射线衍射仪对样品进

第34卷第4期

2010年8月

南昌大学学报(理科版)

Journa l o f N anchang U n i versity(N a t ura l Sc i ence)V o.l 34N o .4

A ng .2010

行物相和结构分析,X 射线衍射实验使用Cu 靶K 特征线,波长为0.15406nm,扫描范围2 为10~90#,步长为0.02#,积分时间为1s ,管电压为40k V,电流为40mA 。采用HTTAC H I S -3000N 型扫描电子显微镜(SE M )观察纳米粒子的大小和团聚程度,用美国Lakeshore -7400型振动样品磁强计(VSM )测量样品的磁滞回线。

2 结果与讨论

表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的添加量是一个很关键的因素,若剂量过少,水核容易破碎并集聚在一起与油相分离;若剂量过多,由于表面活性剂吸附在油和水的分界面上,使得水核半径减小,这样制备出的纳米粒子直径小。经过反复试验,表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB )与水的质量比W 表/W 水?1.2时,才能制备出微乳液。图1为溶液pH 13、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与水质量比为1.2、溶液浓度不同时,制备的M n-Zn 铁氧体粉末样品X 射线衍射(XRD)

图

图1 浓度不同时制备的M n-Zn 铁氧体粉末样品

X 射线衍射(XRD )图谱

(a) c =0.5m o l/L,p H =13;(b) c =1.0m o l/L,p H =13;

(c) c =2m o l/L,p H =13

谱。从图中可以看出,溶液的浓度较低时,衍射峰的强度较低,尖晶石铁氧体的衍射峰不明显并出现较强的 -FOOH 杂峰,随着溶液的浓度值增大,尖晶石铁氧体的衍射峰强度增大, -FOOH 杂峰减弱。原因是当H 2O 2迅速氧化Fe (OH )2变成 -FOOH 时,同时M n 2+

和Zn 2+

进入 -FOOH 中形成Fe (M n-Zn)(O,OH )6八面体结构,晶体结构中的这些Fe(M n-Zn)(O,OH )6八面体是通过更基础的可溶性的八面体型的含水络合物缩聚反应生成的,缩聚反应过程伴随着脱水过程,从而产生氧桥键生成M n-Zn 铁氧体

[12]

;若反应体系的浓度过低,在

生成 -FOOH 时,M n 2+

和Zn 2+

扩散速度慢,就很

难同时全部进入 -FOOH 中,一旦 -FOOH 生成稳定的结构,剩余的M n 2+

和Zn 2+

就不能进入 -FOOH 中,其结果就有多余的 -FOOH 沉淀,所以在X 射线衍射(XRD )图谱上就出现 -FOOH 杂峰;此外,溶液的浓度过低,成核速度慢,样品结晶不完整,所以X 射线衍射峰的强度就较低。从最终产物的颜色来看,溶液的浓度低时,产物颜色较浅呈红棕色,随着溶液的浓度提高,产物的颜色逐渐变深,最终变为黑色;这是由于溶液的浓度低时,产物中含有 -FOOH, -FOOH 的颜色为红色。从X 射线衍射(XRD)图谱的(331)峰并由谢乐公式:D =0.9!∕?cos 计算得出晶粒平均尺寸为11.8n m 。图2为溶液p H 13、浓度为2mo l/l 时,分别在溶液中(未加表面活性剂和正己醇)和微乳液(W 表/W 水=1.2)中制备的M n -Zn 铁氧体粉末样品的扫描电镜(SE M )图片,从图中可以看出:制备出的粒子大约有10nm 左右,已达到纳米级,并且溶液中制备出的M n-Zn 铁氧体粉末的纳米粒子几乎都团聚在一起,由于各纳米粒子紧抱在一起,在放大1万倍的情况下,各纳米粒子的分界面变得很模糊,而采用微乳液法明显地减少了纳米粒子的团聚程度,尽管纳米粒子放大了2万倍,其分界面仍然依稀可见,并且晶粒尺寸比较均匀。

图2 溶液中和微乳液中制备出M n-Zn

铁氧体样品的SEM 图片(a)

i n so l uti n ;(b)

i n m icroemu l s i on

!

374!南昌大学学报(理科版)2010年

图3为溶液p H 13、浓度不同时,制备的Mn -Zn 铁氧体粉末样品的磁滞回线,从磁滞回线中可以直接得到样品的饱和磁化强度M s 、剩余磁化强度M r 、矫顽力H c 。样品的饱和磁化强度M s 随溶液的浓度增大而增大,从前面的XRD 分析可知,溶液的浓度低时,生成的M n-Zn 铁氧体中含有 -FOOH 杂相,由于 -FOOH 是非磁相和 -FOOH 的生成导致了M n-Zn 铁氧体中铁离子的减少,其结果为A 位铁离子和B 位铁离子的交换作用变弱,宏观表现为饱和磁化强度的降低;溶液的浓度高时, -FOOH 杂相减少,并且结晶度较高,饱和磁化强度自然得到了提高

[13]

。剩余磁化强度M r 、矫顽力H c 都

为零,说明制备出的样品具有超顺磁性。这是由于

制备出的样品的粒子尺寸非常小达到纳米级,当纳米粒子小到一定程度时,热能大于各向异性能,磁化强度方向无规律的变化,

所以产生了超顺磁现象。

图3 浓度不同时制备的M n-Zn 铁氧体粉末

样品的磁滞回线

(a) c =0.5mo l/,l p H =13;(b) c =1.0m o l/,l p H =13;

(c) c =2mo l/,l p H =13

图4为表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与水的不同质量比时制备出的样品的X 射线衍射(XRD)图谱。从图中可以看出,

随表面活性

图4 表面活性剂与水不同质量比时制备出的M n-Zn

铁氧体样品的x 射线衍射图谱

剂与水的质量比的增加, -FOOH 杂峰增强,尖晶石相M n -Zn 铁氧体X 射线衍射(XRD )峰强度减弱、半高宽变大,在W 表/W 水为2.0时,M n-Zn 铁氧体X 线衍射(XRD )峰不明显。这可能是由于在微乳液中水相被大量的表面活性剂所包围,向微乳液中滴加沉淀剂N a OH 溶液和氧化剂H 2O 2,表面活性剂的存在不利于水相中的Fe 2+

、M n 2+

、Zn

2+

与

Na OH 和H 2O 2的反应;X 射线衍射(XRD )峰的强度减弱、半高宽增加,说明晶粒的晶化越来越不完全,晶粒平均尺寸减少,这是由于表面活性剂吸附在油和水的分界面上,表面活性剂与水的质量比的增加时,水核半径必然减小,而成核、晶粒长大均在水核中进行。晶粒平均尺寸可从X 射线衍射(XRD )图谱的(331)峰并由谢乐公式:D =0.9!∕?cos 计算得出,其中D 为晶粒度,!=0.15406nm 为Cu 靶K 特征线波长,?为最高衍射峰的半高宽(F WHM ), 为衍射角,其数值如附表所示。

附表 表面活性剂与水的不同质量比时,M n-Zn

铁氧体样品的晶粒尺寸和饱和磁化强度

W 表/W 水

晶粒度D /n m

饱和磁化强度M s(e m u/g)

1.211.829.71.4

10.626.2

1.69.821.61.88.516.0

2.0

7.2

6.6

图5为表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与水的不同质量比时制备出的样品的磁滞回线,从磁滞回线中得出的饱和磁化强度数值如表1所示,从附表中可以看出样品的饱和磁化强度随

表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与水的

不同质量比增大单调减少。这是因为纳米粒子存在

图5 表面活性剂与水不同质量比时制备出的M n-Zn

铁氧体样品的磁滞回线

!

375!第4期 罗广圣等:微乳液法制备M n-Zn 铁氧体磁性纳米粒子

量子尺寸效应,即在纳米尺度内,随着粒子直径的减小,饱和磁矩亦相应降低是一致的。在多数情况下,粒子在其表面表现出的是一个熄灭层,其磁化强度或者减少或者是零,造成样品的饱和磁化强度小于内部的磁化强度,这种现象在小粒子上尤为显著。如果此熄灭层有固定的厚度,且与粒子直径无

关,则很容易得出磁化强度与直径的关系[14-15]

。

3 结论

采用微乳液法能制备晶粒平均尺寸为10纳米左右的M n-Zn 铁氧体磁性纳米粒子,并能减少纳米粒子的团聚程度。溶液的浓度低时,制备出的样品中含有较多的 -FOOH;样品的饱和磁化强度和 -FOOH 的含量都随溶液的浓度增大而减少。样品的平均晶粒尺寸和饱和磁化强度都随表面活性剂和水的质量比W 表/W 水的增大而减少,在W 表/W 水为2.0时,M n-Zn 铁氧体X 射线衍射(XRD )峰不明显。

参考文献:

[1] 席国喜,路迈西.锰锌铁氧体材料的制备研究新进展

[J].人工晶体学报,2005,34(1):164-168.

[2] KAW ANO T,FU JI TA A,GOTOH S .A nalysis o f P o w er

Loss a tH i gh Frequency for M n-Zn F err ites[J].J Appl Phys ,2000.

[3] A BBA S T,KHAN Y,AHMAD M,et a.l X -ray D iffracti on

Study o f the Cation D istributi on i n the M n-Zn-ferr ites [J].So li d State Comm un ,1992,82:701-703.

[4] SNELL I NG E C (Ed .).Soft Ferr ites ,P rope rties and A p

p licati ons ,2nded .[M ].Butter W orth and Co .(Pub lish er)L td .,London ,1988:20-22.

[5] 何水校,软磁铁氧体材料的应用与市场[J].磁性材料

及器件,1998,29(1):44.

[6] RATH C,S AHU K K,Anand S ,et a.l P repara ti on and

Characteriza ti on o f N anosize M n-Zn Ferr ite[J].Journa l ofM agneti c M a teria l s ,1999,202:77-84.

[7] NALBAN D I AN L,DEL I M I T IS A,Zaspalis V T,et a.l H y

dro t her m a lly P repared N anocrystalli ne M n -Zn F err ites :Synthes i s and Charac terization [J].M icropo rous and M e sopo rousM ate rials ,2008,114(1-3):465-473.[8] W ANG J ,C HONG P F,N g S C,et a.l M ieroemu l s i on

P oreessi ng o fM nagnaese Z i nc F err ites[J].M a teria l s L et te rs ,1997,30(2-3):217-221.

[9] KOSAK A,M KAOVEC D,D rofenikM,et a.l In S itu Snyh

tes i s o fM ganeticM nZn Fe rrite N anoparticsU si ng R eve rse M icroe m ulsions [J].Joura l o f M agnetis m and M agnetic M ageria l s ,2004,272-276:1542-1544.

[10] 张密林,周铭,景晓燕,等.柠檬酸盐法合成高性能

BaFe 12O 19超微粉[J].硅酸盐通报,1996,15(4):22-25.

[11] 张密林,周铭,辛艳凤,等.柠檬酸法合成SrF e 12O 19超

微粉[J].硅酸盐学报,1996,24(6):685-688.

[12] TAM AU RA Y,ITO K,KATSURA T.T ransfor m a tion o f #

-F eO (OH )to Fe 3O 4by A dsorpti on of Iron(II)i on on #-F eO (OH )[J].Che m Soc D a lt on T rans ,1983:189-194.

[13] 姜贵文,罗广圣,李文善,等.固相烧结法制备M n -Zn 铁氧体的工艺[J].南昌大学学报:理科版,2008,32(6):560-563.

[14] L I AO S C ,Chen Y J ,K ear B H,e t a.l Study on N anopa r

tic l e D uri ng V apor Phase Synthes i s[J].N ano struc M a ter 1998,10(6):1063-1067.

[15] 克莱邦德K J .纳米材料化学[M ].北京:化学工业出

版社,2004.

Preparati on on M n -Zn Ferrite M agnetic Nanoparticles

w ith M icroe mulsi on Techni que

L UO Guang sheng ,LI Jian de ,JI A NG Gu i w en ,ZHOU Zheng you ,LIW en shan

(Co ll ege o fM ater i a ls Science and Eng i neer i ng ,N anchang U n i versity ,N anchang 330031,Ch i na)

Abst ract :Nanocrystalli n e M nZn-ferrite particlesw ith d ifferent nanosize w ere prepared fro m w ater-i n -o ilm icro e mu lsi o n consisti n g of n-hexanol as an o il phase ,surfactant CTAB and an aqueous so luti o n of m i x ed m eta l sul fates .A sodiu m hydrox i d e so l u ti o n w as used as the precipitating agent and a hydrogen perox ide as the ox i d izi n g rea gent .The effects o f so l u ti o n concentrati o n and differentm ass ratios of surfactant and wa ter w ere studied on c he m ica l phase,str ucture ,m icrostr ucture o f the sa mp les respectively .The synthesized m aterials were characterized using an X -ray d iffracti o n (XRD ),scann i n g electr on m icroscope(SE M )and v i b rati n g sa m p le m agne to m eter(VS M ).The re su lts indicate a fe w -Fe OOH ex ists i n M n-Zn ferrite sa m ples and the content o f -Fe OOH decreases w ith the

!

376!南昌大学学报(理科版)2010年

i n creasi n g of so lution concentration .The average crysta llite size o fM n-Zn ferrite is about 10n m and decreasesw ith t h e increasing o fm ass rati o s of surfactant and w ater .The hysteresis loops o fM n-Zn ferrite sa m ples do not sho w any hysteresis ,w h ic h sho w sM n-Zn ferrite prepared i n reverse m i c roe mu lsi o n is superpara m agne tis m m ateria.l The sat ura ti o n m agnetization o fM n -Zn ferrite sa m p les rises w ith i n creasi n g so l u ti o n concen trati o n ,but reduces w ith i n creasi n g m ass ratios o f surfactant and w ater .

K ey w ords :M n-Zn ferrite ;nanoparticles ;average crysta llite size ;saturation m agnetization (上接第372页)

[3] 黄长干,张莉,余丽萍,等.德兴铜矿铜污染状况调查及

植物修复研究[J].江西农业大学学报,2004,26(4):629-632.

[4] 李鸣,吴结春,李丽琴.鄱阳湖湿地22种植物重金属富

集能力分析[J].农业环境科学学报,2008,27(6):2413-2418.

[5] 弓晓峰,陈春丽,周文斌,等.鄱阳湖底泥中重金属污染

现状评价[J].环境科学,2006,27(4):732-736.[6] 周孝德,黄廷林.河流中重金属迁移转化数学模型[M ].

西安:陕西科技技术出版社,1995:225-305.

[7] 李渊,张德生,窦建坤,等.一维悬移质泥沙数值模拟及

其应用[J].西安工业学院学报,2005,25(5):489-491.

[8] 张跃军,孙彬,赵晓蕾.乡村内河沉积物中的重金属污染

评价及资源化利用[J].农业环境科学学报,2008,27(4):1398-1402.

[9] 李然,李嘉,赵文谦.水环境中重金属污染研究概述

[J].四川环境,1997,16(1):18-22.

[10] 傅国伟.河流水质数学模型及其模拟计算[M ].北京:

中国环境科学出版社,1987:59-118.

M athem aticalM odel of H eavy M etal Poll uti on and Its

Applicati on inW ater Environ m ent of L e %An R iver

LIM i n g a ,b

,LIU Q i jing b

,WAN Ji n bao

a ,b

(a .Institute of Env iron m ental and Che m i ca l Eng i neer i ng ;b .K ey L aboratory of Lake Poyang Env iron m ent and

R esource U tiliza tion o fM i n i stry of Educa ti on ,N anchang U n i versity ,N anchang 330031,Ch i na)

Abst ract :C onsidering on t h e absorpti o n and desorption to the d isso l u ti o n conditi o n heavy m etal for t h e botto m put ty ,the suspended m ove m ent sed i m ent and the bed load m ove m en t sedi m en t in Le %An R iver ,the m athe m atica l m ode l o f heavy m eta l po llution w ere estab lished and the so l u tion w ere carried out i n th is paper .The actual value and

t h e pred i c ted value o f dissolution cond ition copper density d istri b uti o n i n the various cr oss sections o f the Le %An R i v er w ere co mpared and it is show ed that the for mu la pred icted va l u es are in good agree m entw ith the actua l va l u e .K ey w ords :heavy m etal polluti o n ;m athe m aticalm ode;l Le %An R i v er

!

377!第4期 罗广圣等:微乳液法制备M n-Zn 铁氧体磁性纳米粒子

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛及其性质研究

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛及其性质研究 实验目的 1.溶胶－凝胶法合成纳米级半导体材料TiO2 2.复习及综合应用无机化学的水解反应理论，物理化学的胶体理论 3.了解纳米粒性和物性 4.研究纳米二氧化钛光催化降解甲基橙水溶液 5.通过实验，进一步加深对基础理论的理解和掌握，做到有目的合成，提高实 验思维与实验技能 实验原理 纳米粉体是指颗粒粒径介于1～100 nm之间的粒子。由于颗粒尺寸的微细化，使得纳米粉体在保持原物质化学性质的同时，与块状材料相比，在磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化和熔点等方面表现出奇异的性能。 纳米TiO2具有许多独特的性质。比表面积大，表面张力大，熔点低，磁性强，光吸收性能好，特别是吸收紫外线的能力强，表面活性大，热导性能好，分散性好等。基于上述特点，纳米TiO2具有广阔的应用前景。利用纳米TiO2作光催化剂，可处理有机废水，其活性比普通TiO2(约10 μm)高得多；利用其透明性和散射紫外线的能力，可作食品包装材料、木器保护漆、人造纤维添加剂、化妆品防晒霜等；利用其光电导性和光敏性，可开发一种TiO2感光材料。如何开发、应用纳米TiO2，已成为各国材料学领域的重要研究课题。目前合成纳米二氧化钛粉体的方法主要有液相法和气相法。由于传统的方法不能或难以制备纳米级二氧化钛，而溶胶-凝胶法则可以在低温下制备高纯度、粒径分布均匀、化学活性大的单组分或多组分分子级纳米催化剂[1～3]，因此，本实验采用溶胶-凝胶法来制备纳米二氧化钛光催化剂。 制备溶胶所用的原料为钛酸四丁脂(Ti(O-C4H9)4)、水、无水乙醇(C2H5OH)以及冰醋酸。反应物为Ti(O-C4H9)4和水，分相介质为C2H5OH，冰醋酸可调节体系的酸度防止钛离子水解过速。使Ti(O-C4H9)4在C2H5OH中水解生成Ti(OH)4，脱水后即可获得TiO2。在后续的热处理过程中，只要控制适当的温度条件和反应时间，就可以获得金红石型和锐钛型二氧化钛。

一种纳米金颗粒的制备方法

说明书摘要 本发明公开了一种纳米金颗粒的制备方法，其步骤如下：（1）在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、硼氢化钠溶液，得到老化的种子溶液；（2）在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、溴化钠溶液、抗坏血酸溶液，得到生长溶液1；（3）在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、溴化钠溶液、抗坏血酸溶液，得到生长溶液2；（4）取（1）中的老化好的种子溶液加入到（2）中的生长溶液1，反应完全后得一次生长的Au纳米颗粒分散溶液；（5）取（4）中的溶液加入到（3）中的生长溶液2，反应完全后得二次生长的Au纳米颗粒分散溶液，即为最终的Au纳米颗粒。本发明以水为基液，具有经济性好、操作简单、分散性好的优点，所获得的产品粒径大小比较均匀，且可控，从10 nm到100 nm均可获得。

权利要求书 1、一种纳米金颗粒的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下： （1）在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 0.2 ml氯金酸溶液，然后加入0.01 ~1 g CTAC，与氯金酸溶液混合后均匀后，再加入0.01 ~ 1 mL硼氢化钠溶液，摇晃10 ~ 20 s将溶液混合均匀，静置30 ~ 60 min 后得到老化的种子溶液； （2）在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 1 ml氯金酸溶液，然后加入0.01 ~1 g CTAC，再加入0 .001~ 0.01 mL溴化钠溶液，超声震荡0.5 ~ 5 min将溶液混合均匀，接着加入0.01 ~ 1 mL抗坏血酸溶液，摇晃30 ~ 60 s使溶液混合均匀后得到无色透明的生长溶液1； （3）在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 1 ml氯金酸溶液，然后加入0.01 ~1 g CTAC，再加入0.001 ~ 0.01 mL溴化钠溶液，超声震荡0.5 ~ 5 min将溶液混合均匀，接着加入0.001 ~ 1 mL抗坏血酸溶液，摇晃30 ~ 60 s使溶液混合均匀后得到无色透明的生长溶液2； （4）取（1）中的老化好的种子溶液1 ~ 100 μL加入到（2）中配置好的生长溶液1，摇晃10 ~ 20 s使溶液混合均匀后，在30 ℃条件下放置5 ~ 30 min使其反应完全，得一次生长的Au纳米颗粒分散溶液； （5）取（4）中的溶液1 ~ 100 μL加入到（3）中配置好的生长溶液2，摇晃10 ~ 20 s使溶液混合均匀后，在30 ℃条件下放置10 ~60 min使其反应完全，得二次生长的Au纳米颗粒分散溶液，即为最终的Au纳米颗粒。 2、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法，其特征在于所述Au纳米颗粒的粒径为10 nm到100 nm。 3、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法，其特征在于所述氯金酸溶液的浓度为0.01 mol/L。 4、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法，其特征在于所述氯金酸溶液的浓度为0.00025 mol/L。 5、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法，其特征在于

纳米粒子制备方法

一、纳米粒子的物理制备方法 1.1 机械粉碎法 机械粉碎就是在粉碎力的作用下，固体料块或粒子发生变形进而破裂，产生更微细的颗粒。物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。一般的粉碎作用力都是这几种力的组合，如球磨机和振动磨是磨碎与冲击粉碎的组合；气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合，等等。理论上，固体粉碎的最小粒径可达0.01～0.05 μ m。然而，用目前的机械粉碎设备与工艺很难达到这一理想值。粉碎极限取决于物料种类、机械应力施加方式、粉碎方法、粉碎工艺条件、粉碎环境等因素。比较典型的纳米粉碎技术有：球磨、振动磨、搅拌磨、气流磨和胶体磨等。其中，气流磨是利用高速气流（300～500m/s）或热蒸气（300～450℃）的能量使粒子相互产生冲击、碰撞、摩擦而被较快粉碎。气流磨技术发展较快，20世纪80年代德国Alpine公司开发的流化床逆向气流磨可粉碎较高硬度的物料粒子，产品粒度达到了1～5μm。降低入磨物粒度后，可得平均粒度1μm的产品，也就是说，产品的粒径下限可达到0.1μm以下。除了产品粒度微细以外，气流粉碎的产品还具有粒度分布窄、粒子表面光滑、形状规则、纯度高、活性大、分散性好等优点。因此，气流磨引起了人们的普遍重视，其在陶瓷、磁性材料、医药、化工颜料等领域有广阔的应用前景。 1.2 蒸发凝聚法 蒸发凝聚法是将纳米粒子的原料加热、蒸发，使之成为原子或分子；再使许多原子或分子凝聚，生成极微细的纳米粒子。利用这种方法得到的粒子一般在5～100nm之间。蒸发法制备纳米粒子大体上可分为：金属烟粒子结晶法、真空蒸发法、气体蒸发法等几类。而按原料加热技术手段不同，又可分为电极蒸发、高频感应蒸发、电子束蒸发、等离子体蒸发、激光束蒸发等几类。 1.3 离子溅射法 用两块金属板分别作为阴极和阳极，阴极为蒸发用材料，在两电极间充入Ar（40～250Pa），两极间施加的电压范围为0.3～1.5kV。由于两极间的辉光放电使Ar粒子形成，在电场作用下Ar离子冲击阳极靶材表面，使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒子，并在附着面上沉积下来。离子的大小及尺寸分布主要取决于两极间的电压、电流、气体压力。靶材的表面积愈大，原子的蒸发速度愈高，超微粒的获得量愈大。溅射法制备纳米微粒材料的优点是：（1）可以制备多种纳米金属，包括高熔点和低熔点金属。常规的热蒸发法只能适用于低熔点金属；（2）能制备出多组元的化合物纳米微粒，如AlS2，Tl48，Cu91，Mn9，ZrO2等；通过加大被溅射阴极表面可加大纳米微粒的获得量。采用磁控溅射与液氮冷凝方法可在表面沉积有方案膜的电镜载网上支撑制备纳米铜颗粒。 1.4 冷冻干燥法 先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，就可以得到相应物质的纳米粒子。如果从水溶液出发制备纳米粒子，冻结后将冰升华除去，直接可获得纳米粒子。如果从熔融盐出发，冻结后需要进行热分解，最后得到相应纳米粒子。冷冻干燥法用途比较广泛，特别是以大规模成套设备来生产微细粉末时，其相应成本较低，具有实用性。此外，还有火花放电法，是将电极插入金属粒子的堆积层，利用电极放电在金属粒子之间发生电火花，从而制备出相应的微粉。爆炸烧结法，是利用炸药爆炸产生的巨大能量，以极强的载荷作用于金属套，使得套内的粉末得到压实烧结，通过爆炸法可以得到1μm以下的纳米粒子。活化氢熔融金属反应法的主要特征是将氢气混入等离子体中，这种混合等离子体再加热，待加热物料蒸发，制得相应的纳米粒子。 二、制备纳米粒子的化学方法

微乳液法制备纳米材料

微乳液法制备纳米材料 仇乐乐 摘要：本文介绍了使用微乳液法制备纳米材料的一些基本理论和应用。从微乳液的定义、形成和稳定性理论方面简单的介绍了微乳液。又从微乳液制备纳米材料的原理和制备出的纳米粒子的特点方面介绍了微乳液法的一些基本知识。接着又着重讲述了从微乳液法制备纳米材料的影响因素和应用。最后对微乳液法制备纳米材料做了总结和展望。 关键词：微乳液，纳米材料，影响因素，应用 一、引言 微乳液是两种不互溶液体形成的热力学稳定的、各向同性的、外观透明或半透明的分散体系，微观上由表面活性剂界面膜所稳定的一种或两种液体的微滴所构成。它的特点是使不相混溶的油、水两相在表面活性剂(有时还要有助表面活性剂)存在下，可以形成稳定均匀的混合物。因而在医药、农药、化妆品、洗涤剂、燃料等方面得到了广泛的应用。微乳可将类型广泛的物质增溶在一相中的能力已被作为反应介质用于无机、有机各类反应。当在微乳中聚合时，可得到纳米级的热力学稳定的胶乳，微乳质点的纳米级范围使得能够利用微乳技术制备所要求的大小和形状的超细粒子。实验装置简单，操作容易，已引起人们的重视。 二、微乳液内超细颗粒的形成机理 用来制备纳米粒子的微乳液往往是W ／O 型体系，该体系的水核是一个“微型反应器”，或叫纳米反应器，水核内超细颗粒的形成机理有三种情况：(1)将两个分别增溶有反应物的微乳液混合,由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质相互交换或传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的物质交换不能实现。于是在其中生成的粒子尺寸也就得到了控制。由此可见，水核的大小控制了超细微粒的最终粒径；(2)一种反应物在增溶的水核内，另一种以水溶液的形式与前者混合。这时候，水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内，与另一反应物作用产生晶核并生长，产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。超细颗粒形成后，体系分为两相，其中微乳相含有生成的粒子，可进一步分离得到超细粒子；(3)一种反应物在增溶的水核内，另一种为气体。将气体通入液相中，充分混合使二者发生反应。反应仍然局限在胶团内。 三、微乳液的形成和稳定性理论 描述微乳液形成的一个简单形式是把分散相部分考虑成很小的液滴构型熵发生变化，ΔS conf 可近似的表示为： 其中n 为分散相的液滴数，k B 为Boltzmann 常数，φ是分散相的体积分数。缔合自由能的改 变可表示为增加的新界面面积所需的自由能ΔA γ12,和构型熵之和： 其中，ΔA 是界面面积A 的改变量 (半径为r 的液滴面积为4πr 2 )，γ12 是在温度T (Kelvin)的1 相和2相(如油相和水相)之间界面张力。 分散时小液滴数增加且ΔS conf 是正值，如果表面活性

实验溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛实验

实验八溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛实验 一、实验目的 1、掌握溶胶-凝胶法制备纳米粒子的原理。 2、了解TiO 2 纳米粒子光催化机理。 二、实验原理 溶胶－凝胶法(Sol-Gel法)是指无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而成的氧化物或其它化合物固体的方法。 溶胶凝胶法制备TiO 2 纳米粒子是通过钛酸四丁酯的水解和缩聚反应来实现的，其分步水解方程式为： Ti(OR)n+H 2O Ti(OH)(OR) n-1 +ROH Ti(OH)(OR)n-1+H 2O Ti(OH) 2 (OR) n-2 +ROH …… 反应持续进行,直到生成Ti(OH)n. 缩聚反应： —Ti—OH+HO—Ti——Ti—O—Ti+H 2 O —Ti—OR+HO—Ti——Ti—O—Ti+ROH 最后获得氧化物的结构和形态依赖于水解与缩聚反应的相对反应程度，当金属-氧桥-聚合物达到一定宏观尺寸时，形成网状结构从而溶胶失去流动性，即凝胶形成。 三、原料及设备仪器 1、原料：钛酸正四丁脂（分析纯）、无水乙醇（分析纯）、冰醋酸（分析纯）、盐酸（分析纯）、蒸馏水 2、设备仪器：电磁搅拌器、恒温干燥箱、高温炉 四、实验步骤 以钛酸正丁酯[Ti(OC 4H 9 ) 4 ]为前驱物，无水乙醇(C 2 H 5 OH)为溶剂，冰醋酸(CH 3 COOH)为螯合剂， 从而控制钛酸正丁酯均匀水解，减小水解产物的团聚，得到颗粒细小且均匀的二氧化钛溶胶。 1、室温下量取10 mL钛酸丁酯，缓慢滴入到35 mL无水乙醇中，用磁力搅拌器强力搅拌10 min，混合均匀，形成黄色澄清溶液A。 2、将2 mL冰醋酸和10 mL蒸馏水加到另35 mL无水乙醇中，剧烈搅拌，得到溶液B，滴入2-3滴盐酸，调节pH值使pH=3。 3、室温水浴下，在剧烈搅拌下将溶液A缓慢滴入溶液B中。 4、滴加完毕后得浅黄色溶液，40℃水浴搅拌加热，约1 h后得到白色凝胶(倾斜烧瓶凝胶不流动)。 5、置于80 ℃下烘干，大约20 h，得黄色晶体，研磨，得到淡黄色粉末。 6、在 600 ℃下热处理2 h，得到二氧化钛(纯白色)粉体。 五、思考题 1、溶胶-凝胶法制备材料有哪些优点？ 2、纳米二氧化钛粉体有哪些用途？ 六、实验报告要求 实验报告按照学校统一模板书写，包括下列内容： 1、实验名称、目的和实验步骤。 2、解答思考题。

金纳米粒子的制备方法

金纳米粒子的制备方法 由于不同状态的纳米粒子的性质有较大的差异,故人们已经尝试很多方法用简单和多样的合成方法制备特定形貌和大小的金纳米粒子,如纳米线、纳米棒、纳米球纳米片和纳米立方。下面将介绍下目前合成金纳米粒子最常用的方法。 1梓檬酸盐还原法 目前在众多的合成金纳米粒子方法中,最方便的方法是还原Au的衍生物。很长的一段时间最流行的方法是在1951年Turkevitch提出的水溶液中用梓檬酸盐还原HAuCl4的方法,可得到20mn左右的金纳米粒子。金纳米粒子在水溶液中合成的方法主要分为三个步骤:第一,金的盐溶液在适当的溶液中分解;第二,在某种还原剂中还原金的盐溶液;最后,在稳定剂中合成稳定的金纳米粒子。目前,最流行的制备金纳米粒子的方法是在加热的条件下,在水溶液中用梓檬酸盐还原HAuCl4。对于这个方法,通过改变金的浓度和梓檬酸盐的浓度,可以制备出大量的平均粒度的金纳米粒子。 2 Brust-Schiffrin法:两相合成并通过硫醇稳定 人们于1994年提出了合成金纳米粒子的Brust-Schiffrin方法。由于热稳定合成方法简单易行,在不到十年的时间内,此方法在所有领域都有重要的影响。金纳米粒子在有机溶剂中能分散和再溶解,并且没有不可逆的团聚或分解。作为有机分子化合物,它们能很容易的控制和功能化。Faraday的两相合成体系给予合成技术一定的启发,由于Au和S的软性质,这种方法便利用硫醇配体强烈绑住金。四正辛基溴化按作为相转移试剂将AuCV转移到甲苯溶液中,并用NaBH4在正十二硫醇中还原AuCLT。在NaBH4还原过程中,橙色相在几秒内向

深棕色转变(图1): 图1 Au化合物在硫醇溶液中被还原,其Au纳米粒子表面被有机外壳所覆盖 其反应机理如下: 3其它含硫配体 其它含硫配体已经用于稳定金纳米粒子,如黄酸盐和二硫化物等。二硫化物不如硫醇的稳定,但是在催化方面有明显的效果。同样,硫醚不能很好的约束金纳米粒子,但是Rheinhout 团队利用聚硫醚就能很好的解决这个问题。另外,利用碘氧化以硫醇为包覆剂的金纳米粒子,使其分解为金的碘化物和二硫化物。Crook等人利用这一现象制备了以金纳米粒子为模版的环胡精的空心球。 4微乳液,反向胶束,表面活性剂,细胞膜和聚合电解质类 在有或是没有硫醇溶液的情况下,使用微乳液,共聚物胶束,反相胶束,表面活性剂,细胞膜和其它两亲物都是合成稳定的金纳米粒子重要探究领域。用表面活性剂合成的两相系统会引起微乳液或是胶束的形成,将金属离子从水相抽离到有机相,从而维持良好的微环境。表面活性剂的双重角色和硫醇与金纳米粒子的相互作用可以控制金纳米粒子或是纳米晶体的稳定和生长。聚合电解质也广泛用于金纳米粒子的合成。酸衍生的金纳米粒子的聚合电解质包覆剂己经通过带电的聚合电解质静电自组装 得到了。

微乳液法制备纳米材料的研究进展

微乳液法制备纳米材料的研究进展 201200110038 李吉相 摘要：综述了微乳液法制备纳米材料的基本原理和影响因索，回顾了微乳液在金属、金属卤化物、金属硫化物、金属碳酸盐、金属和非金属氧化物等纳米微粒制备中的应用，展望了这一领域的发展方向。 关键词：微乳液；纳米微粒；制备 纳米材料是指由极细晶粒组成，特征纬度尺寸在纳米数量级(~100nm)的固体材料【1】。其制备方法多种多样【2】，一般来说，制备较大量的纳米晶固体的方法有三种，这些方法简单而又经济，且都保证了粒子的小尺寸和窄的分布。它们是：1) 用脉冲电子沉积法制备金属或合金的纳米晶： 2) 在微乳液中运用沉淀法制备氟化物的纳米晶，如在反相(w ／O)微乳液中合成NH．M nF。； 3) 在微乳液中运用溶胶一凝胶水解法制得金属氧化物的纳米晶，其中后两种方法都使用了微乳液制备法。这也说明微乳液法在纳米材料制备科学中占有极为重要的地位。在合成时使用微乳液法，在纳米微粒的表面有一层表面活性剂膜，故在制作电镜样品的抽真空、蒸发溶剂的过程中，纳米微粒保持分散状态而不发生凝聚。微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)、油(通常为碳氢化合物)和水(或电解质水溶液)组成的透明的、各相同性的热力学稳定体系【3】。微乳液中，微小的“水池”被表面活性剂和助表面活性剂所组成的单分子层界面所包围而形成微乳颗粒，其大小可控制在几十至几百个之间。微小的“水池，尺度小且彼此分离，因而构不成水相【4】，通常称之为“准相”。微乳液是热力学稳定体系，其水核是一个“微型反应器”，这个“微型反应器”拥有很大的界面，在其中可以增溶各种不同的化合物，是非常好的化学反应介质。微乳液的水核尺寸是由增溶水的量决定的，随增溶水量的增加而增大。因此，在水核内进行化学反应制备超细颗粒时，由于反应物被限制在水核内，最终得到的颗粒粒径将受到水核大小的控制。 微乳液用来作为合成纳米微粒的介质，是因为它能提供一个特定的水核，水溶性反应物在水核中发生化学反应可以得到所要制备的纳米微粒。影响纳米微粒制备的因素主要有以下三方面： (1)微乳液组成的影响 纳米微粒的粒径与微乳液的水核半径有关，水核半径是由W一[HzO]／E表面活性剂]决定的。微乳液组成的变化将导致水核的增大或减小，水核的大小直接决定超细颗粒的尺寸。一般说来，超细颗粒的直径要比水核直径稍大，这可能是由于胶团间快速的物质交换而导致不同水核内沉淀物的聚集所致。 (2)反应物浓度的影响 适当调节反应物的浓度，可使制取粒子的大小受到控制。Pileni等在AOT／异辛烷／H O 反胶团体系中制备CdS粒子时，发现超细颗粒的直径受X 一[cd ]／[s 一]的影响，当反应物之一过量时，生成较小的CdS粒子。这是由于当反应物之一过剩时，结晶过程比等量反应要快，生成的超细颗粒粒径也就偏小。 (3)微乳液界面膜的影响 选择合适的表面活性剂是进行超细颗粒合成的第一步。为了保证形成的微乳液颗粒在反应过程中不发生进一步聚集，选择的表面活性剂成膜性能要合适，否则在微乳液颗粒碰撞时表面活性剂所形成的界面膜易被打开，导致不同水核内的固体核或超细颗粒之间的物质交换，这样就难

3.7 金纳米粒子的合成方法

1 金纳米粒子的合成方法 1.1 物理法 物理法即采用高能消耗的方式将块体金细化成为纳米级小颗粒，主要包括块状固体粉碎法（又称为磨球法或机械研磨法）、气相法、电弧法、金属蒸汽溶剂化法、辐照分解和热分解等。辐照分解包括近红外辐照和紫外辐照。近红外辐照通过使硫醇包裹的纳米粒子的粒径变大，从而可以获得粒径较大的金纳米粒子；紫外辐照通过影响种子和胶束的协同作用，从而控制金纳米粒子的合成。另外，激光消融通过对温度、反应器位置、异丙醇用量、超声场等实验条件的控制，可以合成形貌，粒径不同的金纳米粒子。总之，金纳米粒子合成的关键在于同时精确地控制其尺寸和形貌。通过物理法制备的金纳米粒子虽然纯度较高，但其产量低下，设备成本极高。 1.2 化学法 化学法主要是以金盐为原料，利用还原反应生成金纳米粒子，在形成过程中通过控制粒子的生长从而控制其尺寸。化学法主要包括水相氧化还原法、相转移法（主要为Brust法）、晶种生长法（又称种金生长法）、模板法、反相胶束法、湿化学合成法、电化学法、光化学法。相对物理法而言，化学法制备金纳米粒子所得到的产物粒径均匀、稳定性高，并且易于控制形貌，是最为方便和经济的方法。 1.2.1 水相氧化还原法 水相氧化还原法合成金纳米粒子主要是指在含有Au3+的溶液中，利用适当的还原剂（例如鞣酸，柠檬酸等，还原剂的选择根据所要合成的金纳米粒子的粒径而定），将Au3+还原成零价，从而聚集成粒径为纳米级的金纳米粒子。常见的方法有ＡＡ还原法、白磷还原法、柠檬酸钠还原法和鞣酸－柠檬酸钠还原法。制备粒径在5～12nm的金纳米粒子，一般采用ＡＡ还原或白磷还原HAuCl4溶液；制备粒径在大于12nm的金纳米粒子，则采用柠檬酸钠还原HAuCl4溶液。柠檬酸钠法还原Au3+合成金纳米粒子是最早且应用最为广泛的方法。 1951年，Turkevitch首次报道了柠檬酸钠还原HAuCl4溶液的方法制备金纳米粒子，其粒径分布在20nm左右。基于此，Frens发现，通过控制柠檬酸钠和金的比率来控制金纳米粒子的形成，从而可以得到特定尺寸（粒径可以控制在16～147 nm）的金纳米粒子。经典的Frens法至今仍得到了广泛的使用，用于保护和稳定金纳米粒子的柠檬酸根与金纳米粒子的结合能力较弱，易于被其他稳定剂所取代，因此可用于分析DNA，从而扩大了金纳米粒子的应用领域。

软磁铁氧体材料基本类别及主要应用Featuresand

软磁铁氧体材料基本类别及主要应用(Features and applicat ion of Soft magnet) 软磁铁氧体按成份一般分为MnZn、NiZn系尖晶石和平面型两大类。前者主要用于低、中频(MnZn)和高频(NiZn)，后者可用于特高频范围；从应用角度又可分高磁导率μi、高饱和磁通密度Bs、高电阻率及高频大功率(又称功率铁氧体)等几大类。由于软磁铁氧体在高频作用下具有高导磁率、高电阻率、低损耗等特点，同时还具有陶瓷的耐磨性，因而被广泛用于工业和民用等领域。工业产品主要用于计算机、通信、电磁兼容等用开关电源、滤波器和宽带变压器等方面；民用产品主要用于电视机、收录机等电子束偏转线圈、回扫变压器、中周变压器、电感器及轭流圈部分等。 一：国内外研发现状： 在软磁铁氧体磁性材料中一般以μi>5000的材料称为高磁导率，该材料近年来产量不断递增，尤其是随着当今数字技术和光纤通信的高速发展，以及市场对电感器、滤波器、轭流圈、宽带和脉冲变压器的需求大量增加，它们所使用的磁性材料都要求μi>10000以上，从而可使磁芯体积缩小很多，以适应元器件向小型化、轻量化发展要求。另外为满足使用需求，这类高磁导率小磁芯表面必须很好，平滑圆整，没有毛刺，且表面上须涂覆一层均匀、致密、绝缘、美观的有机涂层，针对这一技术难点，高磁导率软磁铁氧体产业需求中迫切希望再提高该功能材料的磁导率(μi>10000)。 上世纪90年代后，一些国外知名公司如日本TDK、TOKIN、HITACHI、IROX-NKK、FDK、KAWATETSU等、德国SIEMENS、荷兰Philips、美国SPANG磁性分公司等相继研发出新一代超高磁导率H5D(?i=15000)、H5E(?i=18000)铁氧体材料。日本TDK公司是全球磁性材料最富盛名的领头羊企业，他们在早期生产的H5C2(?i=10000)基础上，又先后开发了H5C3(?i=12000)、H5D(?i=15000)和H5E(?i=18000)等系列高?软磁铁氧体材料；90年代末已试验成功?i=20000的超高磁导率Mn-Zn铁氧体材料。TOKIN公司已向市场推出了12000H(?i=12000)、15000H(?i=15000)和18000H(?i=18000)的铁氧体材料。德国西门子、荷兰飞利浦、美国SPANG公司分别开发的高磁导率软磁铁氧体T42、T46、T56、3E6、3E7和MAT-W、MAT-H材料，其中T46:?i=15000、3E7:?i=15000、MA T-H:?i=15000，2000年西门子和飞利浦公司研制的T56、3E9材料最高磁导率已超过?i=18000。 虽然，我国软磁铁氧体工业发展较快，现有的生产厂家通过技术改造和工艺改进已取得不少成果，产品质量和产量得到明显提高，但目前国内只能大量生产?i=5000-7000的低档铁氧体材料，在高磁导率锰锌铁氧体材料研发生产上，国内与国外的水平与距离相差甚远，且大多数企业生产规模还太小，年产量普遍在1000吨以下，μi>10000的材料生产厂家更是屈指可数，而初具规模的国外公司一般年产软磁铁氧体在3000吨以上，TDK、FDK等公司年产量更是高达20000吨以上。依据我国磁性行业协会的统计，1999年我国生产μi=8000-10000材料的产量很少，但2000年后生产这类中低档软磁铁氧体材料却有较大改观。上海、浙江、

纳米复合材料制备

方法： 1.1溶胶一凝胶法 溶胶一凝胶法是一种制备纳米复合材料的重要方法，它是将无机相的前驱体(例如:正硅酸乙醋)和聚合单体、低聚物或高聚物在液态状态下相互混溶，实现分子级水平的均匀混合后，发生溶胶一凝胶反应，生成的纳米复合材料的各组分之间可以形成相互连接的范德华力、氢键或者是化学键，防止了相分离的发生。 溶胶凝胶法的特点在于，该方法反应条件温和，分散均匀，甚至可以达到“分子复合”的水平。目前溶胶一凝胶法是应用最多、也比较完善的方法之一。但它也有一些缺点，如前驱物大都是正硅酸烷基酷，价格昂贵而且有毒;干燥过程中由于溶剂、小分子的挥发，使材料内部产生收缩应力，致使材料脆裂，很难获得大面积或较厚的纳米复合材料等。 1.2原位聚合法 原位聚合，即在位分散聚合，是制备具有良好分散效果纳米复合材料的重要方法。该方法将纳米粒子在单体中均匀分散，然后在一定条件下就地聚合，形成纳米复合材料。 （由于这些原位生成的第二相与基体间的界面有着理想的原位匹配，能显着改善材料中两相界面的结合状况。而且，原位复合省去了第二相的预合成，简化了工艺。此外，原位复合还能够实现材料的特殊显微结构设计并获得特殊性能，同时避免因传统工艺制备材料时可能遇到的第二相分散不均匀，界面结合不牢固以及物理、化学反应使组成物相丧失某些特性等不足的问题。原位聚合法可在水相，也可在油相中发生，单体可进行自由基聚合，在油相中还可进行缩聚反应，适用于大多数聚合物基有机一无机纳米复合体系的制备。）原位聚合法反应条件温和，制备的复合材料中纳米粒子分散均匀，粒子的纳米特性完好无损。同时在聚合过程中，只经次聚合成型，不需热加工，避免了由此产生的降解，从而保持了基本性能的稳定。但其使用有较大的局限性，因为该方法仅适合于含有金属、硫化物或氢氧化物胶体粒子的溶液中使单体分子进行原位聚合制备纳米复合材料。 1.3插层法 插层复合法是将单体或插层剂插层于具有层状结构的硅酸盐(粘土、云母等)、石墨、金属氧化物等无机物中，然后单体在无机片层之间聚合。在此过程中，单体进入无机片层之间，并因聚合可使片层间距扩大甚至剥离，使层状填料在聚合物基体中达到纳米尺度的分散，从而获得纳米级复合材料。 1.3.1溶剂插层法(大分子或预聚物插层法) 该方法首先将层状硅酸盐在一种溶剂(可以是有机溶剂或水)中剥离成单片层，然后将聚合物(对于不溶解聚合物，可使用预聚物)溶解在该混合物中，由于聚合物与层状硅酸盐片层有一定的吸附作用，当除去溶剂后，层状硅酸盐发生聚集，将聚合物夹在层状硅酸盐之间，得到具有一定规整结构的纳米复合材料。 对于水溶性基体，如氧化聚乙烯PEo[聚乙烯醇PV A[s]都使用该方法得到了插层型纳米复合材料，而聚己酸内醋PCL和聚交酷PLA溶解在氯仿中也使用该方法得到了纳米复合材料件。对于不能溶解的一些聚合物，则将其预聚物溶解在含有剥离层状硅酸盐的溶液中，使预聚物吸附在层状硅酸盐上，然后采用物理或化学方法将预聚物转化为目标聚合物，如聚酞亚胺。 1.3.2原位插层聚合法 将层状硅酸盐在液体单体(或单体溶液)中溶胀，然后单体在层间引发聚合，引发可以采

微乳液法制备纳米微粒

纳米材料 ——微乳液法制备纳米微粒 微乳液法的概述： 微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成均匀的乳液，从乳液中析出固相从而制备出一定粒径的纳米粉体。但相对于细乳液和普通乳液而言的，微乳液颗粒直径约为l0～lOOnm，细乳液颗粒直径约为lO0~400nm，普通乳液颗粒直径一般在几百纳米到上千纳米。一般情况下，将两种互补相溶的液体在表面活性剂作用下所形成的热力学稳定、各项同性、外观透明或半透明、粒径l～lOOnm 的分散体系称为微乳液。相应的把制备微乳液的技术称为微乳化技术(MET)。1982年Boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合肼或者氢气还原在w／0型微乳液水合中的贵金属盐，得到了分散的Pt、Pd、Ru、Ir 金属颗粒(3~40nm)。从此以后，微乳液理论的研究获得了飞速发展，尤其是2O世纪9O年代以来，微乳液应用研究更快，在许多领域如3次采油、污水治理、萃取分离、催化、食品、生物医药、化妆品、材料制备、化学反应介质，涂料等领域均具有潜在的应用前景。微乳液法是一种简单易行而又具有智能化特点的新方法，是目前研究的热点。运用微乳液法制备纳米粉体是一个非常重要的领域。运用微乳液法制备的纳米颗粒主要有以下几类。：(1)金属，如Pt、Pd、Rh、Ir、Au、Ag、Cu等；(2)硫化物CdS、PbS、CuS等；(3)Ni、Co、Fe等与B的化合物；(4)氯化物AgC1、AuC1 等；(5)碱土金属碳酸盐，如CaCO3、BaCO3、Sr—CO3；(6)氧化物Eu2O 、Fe2O。、Bi2O 及氢氧化物如Al(0H)3 等。 1 微乳反应器原理 在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般都是W／O型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液、活性剂，助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为C6～C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般为A0T(2一乙基己基磺基琥珀酸钠)、SDS(十二烷基硫酸钠)阴离子表面活性剂、SDBS(十六烷基磺酸钠)阴离子表面活性剂、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)阳离子表面活性剂、TritonX(聚氧乙烯醚类)非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5～C8的脂肪酸。微乳液中，微小的“水池”为由表面活性剂和助表面活性剂所构成的单分子层包围成的微乳颗粒，其大小在几至几十个纳米间，这些微小的“水池”彼此分离，就是“微反应器”，它拥有很大的界面，有利于化学反应。与其它化学法相比，微乳液法制备的离子不易聚结，大小可控，分散性好。 W／O型微乳液中的水核可以看作微型反应器(Microreactir)或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接的关系，若令W=[H2O／表面活性剂]，则由微乳液制备的纳米粒子的尺寸将会受到w 的影响。 一般地，将两种反应物分别溶于组成完全相同的两份微乳液中，然后在一定条件下混合。两种反应物通过物质交换而发生反应，当微乳液界面强度较大时，反应物的生长受到限制。如微乳液颗粒大小控制在几个纳米，则反应物以纳米颗粒的形式分散在不同的微乳液中。研究表明：纳米颗粒可在微乳液中稳定存在，通过超速离心或将水和丙酮的混合物加入反应后生成的微乳液中使纳米颗粒与微乳液分离，用有机溶剂清洗以去除附着在微粒表面的油和表面活性剂，最后在一定温度下进行干燥，即可得到纳米颗粒。 2 微乳液的形成和结构 与普通乳液相比，尽管在分散类型方面微乳液和普通乳液有相似之处，即有o／w 和w／o型，其中w／O可以作为纳米粒子制备的反应器，但是微乳液是一种热力学稳定的体系，它的形成是自发的，不需要外界提供能量。正是由于微乳液的形成技术要求不高，并且液滴颗粒可控，实验装

纳米粒子的制备方法综述

纳米粒子的制备方法综述 摘要： 纳米材料是近期发展起来的一种多功能材料。在纳米材料的当前研究中,其制备方法占有极其重要的地位,新的制备工艺过程的研究与控制对纳米材料的微观结构和性能具有重要的影响。本文主要概述了纳米材料传统的及最新的制备方法。纳米材料制备的关键是如何控制颗粒的大小和获得较窄且均匀的粒度分布。 [1] Abstract : Nanometer material is a kind of multi-functional material which was developed in recend . In the current study of it , its produce-methods occupy the important occupation . New methods’ reseach and control have an important influence on Nanometer materials’microstructure and property .This title mainly introduces nanometer materials’traditional and new method of producing . The key of the nanometer material s’ producing Is how to control the grain size and get the narrow and uniform size distribution . 关键词： 纳米材料制备方法 Key words : Nanometer material produce-methods 正文： 纳米材料的制备方法主要包括物理法，化学法和物理化学法等三大类。下面分别从三个方面介绍纳米材料的制备方法。 物理制备方法 早期的物理制备方法是将较粗的物质粉碎，其最常见的物理制备方法有以下三种： 1.真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。 1.物理粉碎法 通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。

实验方案微乳液法制备 MYb3+,Er3+

微乳液法制备 M:Yb3+,Er3+ (M= BaF2,LaF3,YF3) （BaF2为立方相，其折射率为 1.47） 实验试剂 十六烷基三甲基溴化铵（A.R）中国医药上海化学试剂公司；氟化铵（A.R）中国医药上海化学试剂公司；硝酸钡（A.R）北京红星化工厂生产； 正丁醇（A.R）天津市科密欧化学试剂开发中心；正辛烷（A.R）天津市科密欧化学试剂开发中心；二氯甲烷（A.R）天津市科密欧化学试剂开发中心；甲醇（A.R）长春市试剂厂； La(NO3)3自制，浓度为 0.5mol/L； Yb(NO3)3自制，浓度为 0.5mol/L； Er(NO3)3自制，浓度为 0.5mol/L；

实验方法 1、按质量比为ω（CTAB）=19.04%, ω(正丁醇)=15.24%, ω(正辛烷)=51.40%的比例各取等量有机物两份，将三种有机化合物混合，得到Ⅰ、Ⅱ两体系 2、室温下，进行磁力搅拌 3、按化学计量比配置 C(NH4F)=0.5mol/L、 C(Ba(NO3)2)=0.5mol/L 阴阳离子溶液各 7.8m L（其ω（盐）=14.29%） 4、向阳离子溶液中滴加物质的量之比为1:1 的Yb(NO3)3和Er(NO3)3溶液。 5、待Ⅰ、Ⅱ两体系混合均匀，在搅拌过程中向其中一份逐滴加入阴离子(NH4F)，另一份中加入阳离子（Yb(NO3)3和 Er(NO3)3组成的混合液）。 6、Ⅰ、Ⅱ两体系继续搅拌 50min。 7、将ⅠⅡ两体系迅速混合，室温下快速搅拌，反应 70min，反应所得产物以 15000rpm 离心 15min 8、产物再以甲醇和二氯甲烷混合液（体积比 1：1）清洗、离心 5 次，以去除纳米粒子表面残余的有机相和表面活性剂 9、在红外灯下干燥，然后用玛瑙研钵研磨， 10、于 450℃下氮气保护灼烧 30min 以去除残余的水分和其他有机杂质，最后得到白色粉末状样品 11、以同样的方法，Yb3+和 Er3+比例为 3:1，制备 YF3: Yb3+,Er3+纳米粒子。

微乳液法制备纳米粒子_徐冬梅

文章编号:1004-1656(2002)05-0501-06 微乳液法制备纳米粒子 徐冬梅,张可达,王　平,朱秀林 (苏州大学化学化工系,江苏苏州　215006) 摘要:介绍了W /O 型微乳液内超细颗粒的形成机理、制备的技术关键,综述了近年来国内外微乳法制备纳米粒子的最新进展。引用文献37篇。 关键词:W /O 型微乳液;纳米粒子;形成机理;制备中图分类号:O648.23 文献标识码:A 微乳液是两种不互溶液体形成的热力学稳定的、各向同性的、外观透明或半透明的分散体系,微观上由表面活性剂界面膜所稳定的一种或两种液体的微滴所构成。它的特点是使不相混溶的油、水两相在表面活性剂(有时还要有助表面活性剂)存在下,可以形成稳定均匀的混合物。因而在医药、农药、化妆品、洗涤剂、燃料等 [1～5] 方面得到 了广泛的应用。微乳可将类型广泛的物质增溶在一相中的能力已被作为反应介质用于无机、有机各类反应。当在微乳中聚合时,可得到纳米级(20～50nm )的热力学稳定的胶乳,微乳质点的纳米级范围使得能够利用微乳技术制备所要求的大小和形状的超细粒子。微乳液制备超细颗粒的特点在于:粒子表面包有一层表面活性剂分子,使粒子间不易聚结;通过选择不同的表面活性剂分子可对粒子表面进行修饰,并控制微粒的大小。实验装置简单,操作容易,已引起人们的重视。本文对W /O 微乳液内超细颗粒的形成机理、制备的技术关键以及近年来国内外利用微乳法制备纳米粒子的最新进展进行了综述。 1　W /O (油包水)微乳液内超细颗粒 的形成机理 用来制备纳米粒子的微乳液往往是W /O 型体系,该体系的水核是一个“微型反应器”,或叫纳米反应器,水核内超细颗粒的形成机理有三种情况:(1)将两个分别增溶有反应物的微乳液混合, 由于胶团颗粒间的碰撞,发生了水核内物质相互交换或传递,引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的,不同水核内的物质交换不能实现。于是在其中生成的粒子尺寸也就得到了控制。由此可见,水核的大小控制了超细微粒的最终粒径;(2)一种反应物在增溶的水核内,另一种以水溶液的形式与前者混合。这时候,水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内,与另一反应物作用产生晶核并生长,产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。超细颗粒形成后,体系分为两相,其中微乳相含有生成的粒子,可进一步分离得到超细粒子;(3)一种反应物在增溶的水核内,另一种为气体。将气体通入液相中,充分混合使二者发生反应。反应仍然局限在胶团内。 2　实验制备的技术关键 2.1　选择一个适当的微乳体系 首先要选定用来制备超细颗粒的化学反应,然后选择一个能够增溶有关试剂的微乳体系,该体系对有关试剂的增溶能力越大越好,这样可期望获得较高收率。另外构成微乳体系的组分(油相、表面活性剂和助表面活性剂)应该不和试剂发生反应,也不应抑制所选定的化学反应。2.2　分析影响生成超细微粒的各种因素以获得 分散性好,粒度均匀的超细微粒 选定微乳体系后,就要研究影响生成超细微 第14卷第5期2002年10月 化学研究与应用Chemical Research and Application Vol .14,No .5Oct .,2002 收稿日期:2001-08-03;修回日期:2001-10-24 基金项目:江苏省苏州大学薄膜材料重点实验室开放课题(T2108057)

纳米金的制备

氯金酸（HAuC14）是主要还原材料，常用还原剂有柠檬酸钠、鞣酸、抗坏血酸、白磷、硼氢化钠等。根据还原剂类型以及还原作用的强弱，可以制备0.8 nm～150 nm不等的胶体金。最常用的制备方法为柠檬酸盐还原法。具体操作方法如下： (1)将HAuC14先配制成0.01％水溶液，取100 mL加热至沸。 (2)搅动下准确加入一定量的1％柠檬酸三钠（Na3C6H5O7·2H2O）水溶液。 (3)继续加热煮沸15 min。此时可观察到淡黄色的氯金酸水溶液在柠檬酸钠加入后很快变灰色，续而转成黑色，随后逐渐稳定成红色。全过程约2～3 min。 (4)冷却至室温后用蒸馏水恢复至原体积。 用此法可制备16～147 nm粒径的胶体金。金颗粒的大小取决于制备时加入的柠檬酸三钠的量。 表19-1 四种粒径胶体金的制备及特性 胶体金粒径/ nm 1％柠檬酸三钠加入量/mL 胶体金特性呈色λmax/nm 16 2.00 橙色518 24.5 1.50 橙红522 41 1.00 红色525 71.5 0.70 紫色535 *还原100mL 0.01％HAuC14所需量 2．注意事项 ● 氯金酸易潮解，应干燥、避光保存。 ● 氯金酸对金属有强烈的腐蚀性，因此在配制氯金酸水溶液时，不应使用金属药匙称量氯金酸。 ● 用于制备胶体金的蒸馏水应是双蒸馏水或三蒸馏水，或者是高质量的去离子水。 ● 是以制备胶体金的玻璃容器必须是绝对清洁的，用前应先经酸洗并用蒸馏水冲净。最好是经硅化处理的，硅化方法可用5％二氯甲硅烷的氯仿溶液浸泡数分钟，用蒸馏水冲净后干燥备用。 ● 胶体金的鉴定和保存：胶体金的制备并不难，但要制好高质量的胶体金却也并非易事。因此对每次制好的胶体金应加以检定，主要检查指标有颗粒大小，粒径的均一程度及有无凝集颗粒等。 肉眼观察是最基本也是最简单和方便的检定方法，但需要一定的经验。良好的胶体金应该是清亮透明的，若制备的胶体金混浊或液体表面有漂浮物，提示此次制备的胶体金有较多的凝集颗粒。在日光下仔细观察比较胶体金的颜色，可以粗略估计制得的金颗粒的大小。当然也可用分光光度计扫描λmax来估计金颗粒的粒径。结制备的胶体金最好作电镜观察，并选一些代表性的作显微摄影，可以比较精确地测定胶体金的平均粒径。 胶体金在洁净的玻璃器皿中可较长时间保存，加入少许防腐剂（如0.02％NaN3）可有利于保存。保存不当时会有细菌生长或有凝集颗粒形成。少量凝集颗粒并不影响以后胶体金的标记，使用时为提高标记效率可先低速离心去除凝集颗粒。

铁氧体磁性材料

第一节铁氧体磁性材料概述 铁氧体磁性材料可用化学分子式MFe 2O 4表示。式中M 代表锰、镍、锌、铜等二价金属离子。铁氧体磁性是通过烧结这些金属化合物的混合物而制造出来的。铁氧体磁性的主要特点是电阻率远大于金属磁性材料，这抑制了涡流的产生，使铁氧体磁性能应用于高频领域。 首先，按照预定的配方比重，把高纯、粉状的氧化物（如Fe 2O 4、Mn 3O 4、ZnO 、NiO 等）混合均匀，再经过煅烧、粉碎、造粒和模压成型，在高温（1000～1400℃）下进行烧结。烧结出的铁氧体制品通过机械加工获得成品尺寸。上述各道工序均受到严格的控制，以使产品的所有特性符合规定的指标。 不同的用途要选择不同的铁氧体材料。有适用于低损耗、高频特性好的系列，有磁导率的线性材料。按照不同的适用频率范围分为：中低频段（20～150kHz ）、中高频段（100～500kHz ）、超高频段（500~1MHz ）。 第二节铁氧体磁性材料的各项物理特性定义与计算公式 01) 初始磁导率μi 初始磁导率是磁性材料的磁导率（B/H ）在磁性曲线始端的极限值，即 H B H i 00lim 1→μ＝μ 式中 μ0：真空磁导率（4π×10-7H/m ）； H ： 交流磁场强度（A/m ）； B ： 交流磁通密度（T ）。 02) 有效磁导率μe 在闭合磁路中（漏磁可以忽略），磁芯的有效磁导率可表示为： μe 72104××= e e A l N L π 式中 L ：装有磁芯的线圈的自感量； N ：线圈匝数； e e A l ＝C 1＝磁芯常数（mm -1） 03) 饱和磁通密度B s

磁化到饱和状态的磁通密度。 04) 剩余磁通密度B r 从磁饱和状态去处磁场后，剩余的 磁通密度。 05) 矫顽力H c 从饱和状态去处磁场后，磁芯继续被反向的磁场磁化，直至磁通密度减小到零，此时的磁场强度称为矫顽力， 06) 损耗因素tan δ 损耗因数是磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗三者之和： tan δ＝r e δδδtan tan tan h ++ =111r f e i V L h ++ 损耗因数也可用电阻和电抗之比来表示： L R R L R w eff m ωωδ?==tan 式中：tan δe ：涡流损耗因数； tan δr ：剩余损耗因数； h1：磁滞损耗因数； L ：装有磁芯的线圈的自感量（H ）； V ：磁芯体积（m 3）； i ：电流（A ）； e 1：涡流损耗系数； f ：频率（Hz ）； r 1：剩余损耗系数； R m ：磁芯损耗的等效电阻（Ω）； ０ＨＨ