磁性纳米材料固定化微杆菌细胞的研究(3)
1.2 磁性纳米材料的制备方法
纳米磁性材料的制备主要分为磁流体的制备、纳米磁性微粒的制备、纳米磁性微晶的制备以及纳米磁性复合材料的制备。
1.2.1 磁流体的制备方法
磁性流体，简称磁流体，指的是吸附有表面活性剂的磁性微粒在基液中高度弥散分布而形成的稳定胶体体系。磁性流体由三部分组成：磁性粒子、基液和表面活性剂。其中铁磁性颗粒一般选取Fe3O4 、铁、钴、镍等磁性好的超细颗粒。正是由于铁磁性颗粒分散在载液中，因而磁流体呈现磁性。最常用的稳定剂有油酸、丁二酸、氟醚酸，能够防止磁性颗粒相互聚集，即使在重力、电、磁等力作用下磁流体亦能长期稳定存在，不产生沉淀。载液种类很多，可以是水、煤油和汞等[5]。
磁流体的制备方法有物理法和化学法。物理法又可分为研磨法、热分解法、超声波法、机械合成法、等离子CVD 法等；化学法又可分为气相沉积法、水热合成法、溶胶凝胶法、溶剂蒸发法、热分解法、微乳液法及化学沉降法等。各种方法各具优缺点，根据不同的需求选择不同的制备方法。
（1） 物理法
研磨法工艺简单，但材料利用率低，球磨罐及球的磨损严重，杂质较多，成本昂贵，还不能得到高浓度的磁流体，因而实用差。热分解法会产生的CO气体污染环境，不适宜规模生产。超声波法可以制得粒径分布均一的磁流体。
（2） 化学法
化学沉淀法是最经济的制备纳米磁流体的方法。用该方法能够制成稳定的ZDW基磁性液体，在磁场、电场中长期放置或高速离心没有观测到分层或沉淀现象。水热法具有两个特点：一是较高的温度(130~250℃)有利于磁性能的提高；二是在封闭容器中进行，产生相对高压(0.3~4 MPa)并避免了组分挥发。
1.2.2 磁性微粒的制备方法
磁性微粒的制备方法主要有分散法和单体聚合法，另外还有沉淀法、化学转化法等。利用纳米磁性微粒构成海绵状体和轻烧结体可制成多种用途的器件，广泛用于各种过滤器、活性电极材料，如备受关注的汽车尾气净化器[6]。分散法制备的磁性微粒、磁流体与高分子间通过范德华力、氢键和螯合作用以及功能基间的共价键结合，得到的微粒粒径分布宽、粒径不易控制、壳层中难免混有杂质。单体聚合法得到的载体粒径较大，固载量小，但作为固定化酶的载体，有利于保持酶的活性，而且磁性也较强，且该法简便、快速，微粒同时还具有热敏性。
1.2.3 纳米磁性微晶的制备方法
非晶化方法制备纳米晶粒：通过晶化过程的控制，将非晶化材料转变为纳米材料是目前较常用的方法。尤其适用于薄膜材料与磁性材料的研究中。在Fe-Si-B体系的磁性材料中，由非晶化方法制的纳米磁性材料很多。
深度塑形变形法制备纳米晶体：该方法是材料在准静态压力的作用下发生严重塑性变形，从而将材料的晶粒尺寸细化到亚微米或纳米量级[7]。
1.2.4 纳米磁性结构复合材料的制备方法
由于磁性复合材料的种类繁多，因此其制备方法也不尽相同。同一种功能的材料可以采用不同的方法制备，也可以用同一种方法制备出不同功能的复合材料。目前比较常用的制备方法主要有溶胶—凝胶法、化学共沉淀法、磁控溅射法和激光脉冲沉积法等。溶胶—凝胶法可得到晶形薄膜。Adriana等用溶胶—凝胶法制备得到了纳米复合颗粒，其尺寸控制在100 nm 内，磁性性能优异。Sarah等用溶胶—凝胶法制备了多晶铁氧体。粉体混合后制备成复合材料，材料的磁性随BaTiO3。含量的增加而减弱，但磁饱和强度反而增加。修向前等用溶胶—凝胶法制备了Fe薄膜，在室温下有铁磁性，矫顽力为240 A/m，居里温度高于室温，有希望应用于电子器件中。该方法具有一系列的优点：形成溶胶的过程中．原料很容易达到分子级均匀，易于进行微量元素的掺杂；能严格控制化学计量比，工艺简单，在低温下即可实现反应；所得产物粒径小，分布均匀，很容易在不同形状和材质的基底上制备大面积薄膜。用料较省，成本较低。但同时也存在一些问题，例如反应过程较长，干燥时凝胶容易开裂，颗粒烧结时团聚倾向严重，工艺参数受环境因素影响较大等。化学共沉淀法工艺设备简单、投资少、污染小、经济可行、产品纯度高，在水溶液中容易控制产物的组分，反应温度低，颗粒均匀，粒径细小，分散性也好，表面活性高，性能稳定和重现性好。但对于多组分氧化物来说，要求各组分具有相同或相近的水解或沉淀条件，特别是各组分之间沉淀速度不一致时，溶液均匀性可能会遭到破坏，此外还容易引入杂质，有时形成的沉淀成胶体状，难以洗涤和过滤，因而此工艺具有一定的局限性[8,9]。