一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法
【专利摘要】本发明公布了一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法，首先采用共沉淀方法，制备出裸露的Fe3O4磁性纳米颗粒，然后加入氟硅烷表面活性剂，制备出经过包覆修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒粗产物，最后再经过洗涤、过滤、真空干燥等步骤，制备出氟硅烷表面活性剂修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒，包覆后的磁性颗粒是进一步制备氟碳基磁性液体和硅油基磁性液体的必备原料，其具有优越的耐化学腐蚀、耐高低温、绝对不燃烧等特殊性能，能够在pH=1～14，-40℃～200℃温度下长期稳定工作，该制备方法简单易行，磁性颗粒饱和磁化强度高，稳定性好，产率高，无污染，操作简便，产物可以用于化工、机械、生物、医疗等行业。
【专利说明】一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米粉体的制备及表面改性领域，具体涉及一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法。
【背景技术】
[0002]磁性颗粒是一种新型纳米功能材料，按照类别主要分为:金属类，有Fe，Co, Ni，Fe-Co, Fe-Ni合金等；氮化铁类，有FeN, Fe3N, Fe4N, Fe16N2 (或Fe8N)等；金属氧化物类,主要有Fe3O4, Y -Fe2O3, MeFe2O4 (Me=Co, Mn，Ni等)。虽然纳米级金属氧化物的饱和磁化强度低，起始导磁率也低，但是其化学稳定性好，具有纳米特性，而成为研究热点。Fe3O4磁性纳米颗粒能够在外加磁场的作用下迅速被磁化，当外加磁场撤去后磁性又立即消失，即表现出优良的超顺磁性，因而它具有一系列特殊的物理化学性能和纳米特性，应用前景广泛。 [0003]由于磁性纳米颗粒具有很大的比表面积，这导致磁性纳米颗粒表面的原子占有相当的比例。磁性纳米颗粒表面的原子数随着粒径的减小迅速增加，这些表面原子具有不饱和性，并且存在大量的表面缺陷和悬挂键，因此这些表面的原子很容易与其他的原子相结合，使得磁性纳米颗粒表现出很强的表面效应。而且颗粒表面都带有电荷，电荷的类型和大小直接导致磁性纳米颗粒之间的相互吸引，所以磁性纳米颗粒之间很容易发生团聚，难以长时间稳定保存。为了防止磁性纳米颗粒之间的自发团聚，所以要在其表面进行包覆修饰，同时包覆层也起到抗氧化的作用。
[0004]张墩明在2000年“硅油基磁性液体”论文中提到了采用有机硅磷酸作为表面活性剂与硅油匹配制备磁性液体，其有机硅磷酸的分子式为:
[0005]
【权利要求】
1.一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤: (1)按摩尔比例Fe2+=Fe3+=1: 1.5?2将Fe2+和Fe3+溶液共混 (2)在保持搅拌的同时，按摩尔比例Fe3+:氨水=1:4?8向(I)加入沉淀剂氨水，结晶化，生成裸露的Fe3O4磁性颗粒 (3)向步骤(2)中加入氟硅烷表面活性剂 (4)保持搅拌，发生反应，氟硅烷表面活性剂实现对裸露的Fe3O4磁性颗粒的表面包覆，生成氟娃烧表面活性剂修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒粗产物 (5)将(4)中的氟硅烷表面活性剂修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒粗产物经过5?7次水洗和醇洗后，检测上层液pH=7后放入真空干燥箱中干燥，得氟硅烷表面活性剂修饰的Fe3O4磁性颗粒， 其特征是所用的氟硅烷表面活性剂具有以下分子结构:(EtO)3S1-(CH2)3HNOC-CF2CKCF2CF20)p(CF20) ,CF2-CONH(CH2)3-Si (OEt)3，双端基为硅烷、主链段为直链型全氟醚聚合链段，其中 p+q=4 ?60，p/q=18 ?2000，分子量在 1000 ?2800。
2.根据权利要求1所述一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法其特征是制备步骤为先进行(I)、(2)操作,O?30min后进行(3)操作,最后进行(4)、(5)操作，或者先进行(I)、(3)操作，I?5min后进行(2)操作,最后进行(4)、(5)操作。
3.根据权利要求1所述的一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于裸露的Fe3O4磁性纳米颗粒(g)与氟硅烷表面活性剂(ml)的加入比例为:40:1?1:1。
4.根据权利要求1所述一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法其特征是步骤(2)中结晶化时间为I?30min，步骤(4)的包覆时间为45?120min。
5.根据权利要求1所述一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法步骤(I)和(4)中以水作为反应介质和洗涤剂，采用的是超纯水，其特征在于25°C下超纯水电阻率为 18.2M Ω.cm。
6.根据权利要求1所述一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法其特征是步骤(5)中真空干燥箱的温度为30?70°C，真空度为-0.1Mpa0
7.根据权利要求1所述一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法其特征是制备出氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法其特征是饱和磁化强度为20 ?85emu/g。
8.根据权利要求1所述一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法其特征是制备出氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒用于硅油基或者氟碳基磁性液体的制备。
【文档编号】H01F1/42GK103680797SQ201310692705
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】崔红超, 李德才, 张志力 申请人:北京交通大学