氟硅酸水解制备核壳型磁性γ-Fe2O3SiO2复合颗粒的工艺研究(2)
各种单组分铁氧体具有典型的尖晶石结构和各自典型的磁性能。针状、粒状的γ-Fe203和Fe304是磁记录介质的主体材料。[2]
1.2 纳米复合材料
1984年,德国的H.Gleiter教授首次报道了采用惰性气体凝聚法制得纯物质的纳米细粉之后,又在高清洁真空的条件下原位加压成形,得到纳米晶固体材料,把材料科学推进到了一个新的水平。由于纳米材料的特殊结构,使材料自身具有小尺寸效应(如蒸汽压增大、熔点降低等)、量子效应、宏观量子隧道效应、表面和界面效应等,从而使其具有许多与传统材料不同的物理、化学性质。由于纳米材料具有奇特的力、电、光、磁、吸收、催化、敏感等性能,因而有着广阔而诱人的应用前景。
随着纳米科学与技术不断深入的发展,人们对纳米材料的制备、性质和应用提出了越来越高的要求。自Roy和Kormarneni于1984年首次提出纳米复合材料(nanocomposites)以来,核-壳型纳米复合粒子(CS-NP)是最近几年材料科学前沿的一个日益重要的研究领域,许多科学家认为它是本世纪最具有前途的材料之一。一般而言,纳米复合材料是指材料两相显微结构中至少有一相的一文尺
度达到纳米尺度(<100nm)的材料。由于纳米颗粒具有尺寸小、比表面积大的特点,因此性质比较活泼;表面能大,粒子容易团聚。解决的方法是在纳米颗粒的表面包覆惰性化合物,使其与外界环境隔开。根据壳层材料的种类可将核-壳复合纳米粒子分为有机物包裹、无机物包裹。有机物包裹是人们早期研究较多的。近年,随着人们对包裹技术的不断完善,人们逐渐寻求用无机物包裹纳米材料,以期改变和完善核层材料的性质。
纳米复合材料与单一相组成的纳米材料不同，它是由两种或两种以上的固相材料复合而成，并且其中至少有一相为纳米相或在一个方向上有以纳米尺寸(1100 nm)的微粒存在。这些固相可以是非晶质、半晶质、晶质或兼而有之，而且可以是无机物、有机物或二者兼有。纳米复合材料也可以是指分散相尺寸有一文小于100 nm的复合材料，分散相的组成可以是无机物、也可以是有机化合物，无机化合物通常是指陶瓷、金属等，有机化合物通常是指有机高分子材料。纳米复合材料与常规的无机填料/聚合物复合体系不同，不是有机相与无机相的简单混合，而是两相在纳米尺寸范围内复合而成。
1.3 纳米磁性复合材料
1.3.1 纳米磁性复合材料的分类
通过表面修饰以降低磁性纳米粒子的表面能，得到具有可溶性或可分散性的磁性纳米粒子的纳米磁性复合材料，我们将磁性纳米粒子的表面修饰分为以下几类:(1)采用有机小分子修饰粒子表面;（2)采用有机高分子修饰粒子表面;(3)采用Si02修饰粒子表面;(4)采用其他无机纳米材料修饰粒子表面。此外，有些磁性粒子在胶体溶液中的稳定性较差。如Fe, Fe304就很容易被空气氧化，形成γ-Fe203粒子，而氧化反应的另一个后果是导致粒子发生聚集和沉淀[3]，而通过适当的表面修饰可以提高上述粒子的抗氧化性能。[4]
1.3.2 纳米磁性复合材料表面修饰效果
可概括为以下几个方面:(l)调节和改变粒子的溶解和可分散性;(2)为粒子提供表面功能性，如生物相容性、反应活性及特异性识别功能等;(3)赋予磁性粒子特殊的物理化学性质，如磁一光、磁一电特性等;(4)提高粒子的稳定性和抗氧化性及其胶体溶液的稳定性。总之，磁性纳米粒子的表面修饰研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
1.3.3 Si02基纳米磁性复合材料
二氧化硅是一种无毒、无、无污染的无机材料,并且具有良好的亲水性和稳定性;在反应的过程中,SiO2胶体的形貌可控,沉积过程易控,且其前驱体廉价易得;同时SiO2具有许多优异的性质:透光性、化学惰性、生物兼容性等; SiO2的这些特性可以保持核层材料原有的物理、化学性质基本不变。并且SiO2的制备技术已经相当成熟。因此SiO2是一种优良的壳层材料。近年来核-壳结构的二氧化硅纳米复合材料的制备及应用成为研究的热点。
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