四氧化三铁磁性纳米粒子的合成及表征.pdfVIP

第 38卷 第5期 厦门大学学报(自然科学版) V01．38 No 5 l999年 9月 Journal of Xiamen University(Natural Science) Sep．1999 四氧化三铁磁性纳米粒子的合成及表征① 1『卜-7l 邱 星屏 011~． 』 (厦门大学化学化 军 看再再丐 ；■厦门 361005) 摘要 采用滴定水解及Massart合成法分别制各了直径在8 nm左右的FesO．磁性纳米粒子． 粒子的结构组成通过X一射线粉衍射得到证实．透射电镜研究表明．由滴定水解法制各的磁性粒子的 外形主要为球形+粒子大小比较均匀．所有粒子都在 5～l0 D．m之间．而由Massart合成法制备得到 的Fes0．磁性粒子则呈现从球形到立方体形的多种形态．并且粒径分布较宽．磁性测量表明，由滴定 水解及 Massart合成法合成的 Fean 磁性粒子的饱和磁矩分别为7l和69 Am。kg～，仅比块体 Fe 的磁性低约 20 ． 茎詈 ’鲤墼旦坠 晶体~II 舌攻 表 ， ． 中国图书分类号61 t2 1 62 … ／、 J一 ’ 琵越 近年来，有关磁性纳米粒子的制备方法及性质的研究受到很大的重视L]]．这不仅是因为磁 性纳米粒子在基本物理理论上具有特殊的意义，而且在实际应用中有着广泛的用途．在磁记录 材料方面，磁性纳米粒子可望取代传统的微米级磁粉，用于高密度磁记录材料的制备口]{在生 物技术领域，用磁性纳米粒子制成的磁性液体已广泛用于磁性免疫细胞分离口j，核磁共振的 造影成像 ]．以及药物控制释放等L5j． 在已报道的各类磁性纳米粒子中，有关四氧化三铁(Fe O )纳米晶体的制备方法及应用研 究尤其受到重视 ．通过控制适当的反应条件，人们已经能够制备出直径从几个至几十个 纳米的四氧化三铁纳米粒子 与块体磁性材料不同，由于纳米粒子的尺寸极小(1～100 nm)， 常常表现出超顺磁性：即在其磁滞回线上无顽磁和剩磁．实验上，四氧化三铁纳米粒子的制备 方法主要有两种：一种是Massart水解法¨1 ，即将摩尔比为2：l的三价铁盐(Fe”)与二价铁 盐(Fe )混合溶液直接加入到强碱性的水溶液中，铁盐在强碱性水溶液中瞬间水解结晶形成 四氧化三铁(Fe。0 )纳米晶体．另一种是滴定水解法_] ”一 该方法是将稀碱溶液滴加到摩尔比 为 2：1的三价铁盐(Fe”)与二价铁盐(Fe )混合溶液中，使铁盐溶液的pH值逐步升高，达到 6～7时，水解生成Fe。0 纳米晶体、 从以上两种方法的水解过程可以看出，Fe O 晶体的形成条件是不同的．为了探讨水解条 件对所合成的Fe。O 纳米粒子的结构和性质的影响，我们采用上述两种方法分别制备了粒子 大小相近的Fe O 纳米晶体，并通过 x一射线粉末衍射(XRD)，透射电子显微镜(TEM)及超 导量子干涉仪(SQUID)磁力计对两种粒子的结构形态与磁性进行了测定和比较． ① 本文 1999—04—28收到 ·7l2· 厦rJ大学学报(自然科学版) 1 实验部分 1．1 磁性纳米粒子的合成 本研究采用氢氧化氯(NH OH)溶液水解六水台三氯化铁(FeC／ ·6H；0)与四水台二氯化 铁(FeCI ·4H 0)的混合溶液制备Fe o 纳米粒子．Massart水解法的制备过程如下 ～：称取 0．85 g(3．1 mmo1)FcC13·6H：O与O．30 g(1．5 mmo1)FeC12·4H2o．在氮气保护下将上述 铁盐溶解于 10 mI 二次蒸溜水中．在强烈的磁力搅拌下．将铁盐混合溶液滴加入200 mL．1．5 mol／L的氢氧化氨(NH．0H)溶液中．水解产生的黑色四氧化三铁晶体用磁铁从溶液分离出 来．用蒸溜水洗涤3次．然后分散于20 mL蒸溜水中．四氧化三铁(