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磁性Fe3O4纳米粒子的合成及表征郑举功;陈泉水;杨婷【期刊名称】《磁性材料及器件》【年(卷),期】2008(39)6【摘要】纳米Fe3O4是一种多功能磁性材料.用水解法制备Fe3O4纳米颗粒,产物特性的主要影响因素有熟化温度﹑Fe2+与Fe3+的摩尔比和滴定终点的pH值.用正交实验确定适宜的工艺条件,Fe2+与Fe3+的摩尔比为1:1.75,恒温熟化温度为80℃,滴定终点的pH值=11,在此条件下可合成粒径分布在0.1μm以下占95.53%磁性Fe3O4纳米粉体.采用X射线衍射仪(XRD) 、透射电镜(TEM)及振动样品磁强计(VSM)对优化实验产物的分析表明,所制备的纳米粒子属单相立方晶型,平均粒径为56nm,纯度高,具有超顺磁性.【总页数】4页(P36-39)【作者】郑举功;陈泉水;杨婷【作者单位】东华理工大学,材料科学与工程系,江西抚州,344000;东华理工大学,核资源与环境教育部重点实验室,江西南昌,330013;东华理工大学,材料科学与工程系,江西抚州,344000;东华理工大学,核资源与环境教育部重点实验室,江西南昌,330013;东华理工大学,材料科学与工程系,江西抚州,344000【正文语种】中文【中图分类】TB383;TM27【相关文献】1.KH-570改性后磁性Fe3O4纳米粒子的性能表征 [J], 谷峪;白娣斯;石小阁;邓晓臣2.超顺磁性Fe3O4纳米粒子化学合成及生物医学应用进展 [J], 宋新峰;孙汉文;吴静;刘晓迪;马真杰;庄婷婷3.表面氨基化磁性Fe3O4纳米粒子合成与表征 [J], 贺全国;吴伟;林琳4.超顺磁性Fe3O4纳米粒子的制备和表征 [J], 文德;刘妙丽;李强林5.P(AA-co-MPC)修饰超顺磁性Fe3O4纳米粒子的制备与表征 [J], 桑冀蒙;李学平;赵瑾;侯信;原续波因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
憎水性纳米金的制备、表征与形貌控制的开题报告一、研究背景随着纳米科技的不断发展，纳米金材料因其优异的光学、电学、磁学、化学等性能受到研究人员的广泛关注。
在这些应用领域中，应用最广泛的是憎水性纳米金材料。
憎水性纳米金具有许多优异的特性，例如高的稳定性、较小的比表面积、高的兼容性等。
同时，憎水性纳米金还具有优异的药物杀伤性能和生物成像能力，因此在肿瘤诊断、治疗、生物成像等应用领域具有很大的潜力。
目前，憎水性纳米金的制备方法主要有化学还原法、微乳法、有机相转移法等。
然而，这些方法都具有一定的局限性，例如化学还原法存在产物分散不均匀和地球化学毒性等问题，微乳法成本高、操作复杂，有机相转移法存在有机污染等问题。
因此，需要开发一种新的、简单、高效的方法来制备憎水性纳米金材料。
二、研究内容本研究拟通过控制合成条件，制备一种新型的憎水性纳米金材料，并对其结构、形貌、憎水性能等进行表征。
具体研究内容如下：（1）制备憎水性纳米金材料本研究拟采用一种新的、简便的制备方法，即在无水醇中加入一定量的金(Ⅲ)盐，并加入还原剂将其还原为金纳米粒子。
（2）结构、形貌及尺寸表征通过透射电镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术，对制备的纳米金材料的结构、形貌、尺寸等进行表征，并探索其形貌的控制方法。
（3）憎水性能的测试采用接触角测量仪测试制备的纳米金材料的憎水性能，并对其影响因素进行研究。
三、研究意义本研究将探索一种新的、简单且高效的制备憎水性纳米金材料的方法，同时对其形貌控制方法进行研究，有助于深入了解憎水性纳米金的制备原理与性能特点。
此外，本研究还将为憎水性纳米金在肿瘤诊断、治疗、生物成像等领域的应用提供更有利的材料基础。
磁性纳米颗粒的合成和表征方法磁性纳米颗粒（Magnetic Nanoparticles）是指直径在1到100纳米之间的颗粒状材料，具有特殊的磁性性质。
磁性纳米颗粒被广泛应用于医学诊断、药物传递、磁性储存和磁性传感等领域。
要合成和表征磁性纳米颗粒，我们需要了解一些常见的方法。
一、合成方法1. 化学共沉淀法化学共沉淀法是一种常见且简便的方法，使用溶液中的金属离子与还原剂反应，形成纳米颗粒。
这种方法可以合成不同金属或合金的纳米颗粒，并控制其大小和形状。
其中，Fe3O4（磁性铁氧体）是最常用的磁性纳米颗粒之一。
2. 热分解法热分解法是另一种常见的合成方法。
通过控制金属有机化合物的热分解过程，可以获得高纯度和精密控制大小的磁性纳米颗粒。
例如，通过将金属有机化合物溶解在有机溶剂中，然后通过升温至其分解温度，金属离子被还原为金属原子，并形成纳米颗粒。
3. 碳热法碳热法是在高温下将金属氧化物和碳源反应，形成纳米颗粒的一种方法。
这种方法可以合成各种金属的纳米颗粒，并具有良好的控制性能。
碳热法可以通过调整反应温度、时间和碳源浓度来实现对纳米颗粒形貌和大小的控制。
二、表征方法1. 扫描电子显微镜（SEM）SEM是一种常用的表征方法，可以观察纳米颗粒的形貌和大小。
通过在样品表面扫描电子束，并检测被样品反射的电子，可以获取纳米颗粒的表面形貌，并通过计算得到颗粒的大小分布。
2. 透射电子显微镜（TEM）TEM是一种高分辨率的表征方法，可以观察纳米颗粒的内部结构和晶体形态。
通过透射电子束穿过样品，探测被样品透射的电子，可以获得纳米颗粒的晶格信息。
TEM可以提供纳米颗粒的晶体结构、尺寸和形貌等详细信息。
3. X射线衍射（XRD）XRD是一种非常有效的表征方法，通过照射样品表面的X射线，分析样品产生的衍射图样，可以确定纳米颗粒的晶体结构和晶格常数。
XRD可以用于检测样品中的晶相、杂质和晶体尺寸等信息。
4. 磁性测量磁性测量是评估纳米颗粒磁性性质的重要方法。
《Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备研究》篇一摘要：本文主要研究Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备过程。
通过对材料合成条件的探索和优化，实现了高质量的磁性纳米颗粒的制备。
本文详细介绍了制备方法、表征手段以及所制备的磁性纳米颗粒的性质和应用。
一、引言随着纳米科技的不断发展，磁性纳米颗粒因其独特的物理化学性质，在生物医学、环境科学、材料科学等领域具有广泛的应用前景。
Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒作为一种重要的磁性纳米材料，其制备方法和性质研究具有重要意义。
二、Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备方法1. 材料与试剂（1）主要材料：四氧化三铁（Fe3O4）纳米颗粒；（2）试剂：正硅酸乙酯（TEOS）、氨水、乙醇等。
2. 制备过程（1）首先，通过共沉淀法或热分解法制备出四氧化三铁（Fe3O4）纳米颗粒；（2）然后，在Fe3O4纳米颗粒表面包裹一层二氧化硅（SiO2），通过控制TEOS与氨水的反应，形成核壳结构的Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒；（3）最后，通过离心、洗涤、干燥等步骤得到纯净的Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒。
三、制备过程中的影响因素及优化措施1. 影响因素：反应温度、反应时间、反应物的浓度和比例等都会影响Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备过程和性质。
2. 优化措施：通过控制反应条件，如调节反应温度、时间以及反应物的浓度和比例，可得到具有不同尺寸和表面性质的Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒。
此外，还可以通过添加表面活性剂、调节pH值等方法进一步优化制备过程。
四、表征与性质分析1. 表征手段：通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、动态光散射（DLS）等手段对Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒进行表征。
2. 性质分析：结果表明，所制备的Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒具有良好的磁性能和稳定性，尺寸分布均匀，表面光滑。
此外，其还具有良好的生物相容性和低毒性，为生物医学应用提供了良好的基础。
Magneticnanoparticles磁性纳米粒子磁性纳米粒子（Magnetic Nanoparticles）是一种具有特殊物理和化学性质的纳米材料，具有广泛的应用前景。
本文将介绍磁性纳米粒子的制备方法、表征手段以及在生物医学、环境治理和能源等领域的应用。
1. 制备方法磁性纳米粒子的制备方法多种多样，常见的包括物理合成、化学合成和生物合成等。
物理合成方法包括热分解、溶胶-凝胶法和磁控溅射等，可以通过调节反应条件来控制粒子的尺寸和形貌。
化学合成方法主要通过溶液反应来合成纳米粒子，常见的包括共沉淀法、热分解法和水热法等。
生物合成方法则利用生物体内的酶、植物提取物等来合成纳米粒子，具有环境友好性和可再生性。
2. 表征手段对磁性纳米粒子的表征主要包括形貌结构、晶体结构、磁性能和表面性质等方面。
形貌结构可以通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等观察到，可以了解粒子的形态、尺寸和分布情况。
晶体结构常常通过X射线衍射（XRD）来进行分析，可以确定晶体相和晶格参数。
磁性能可以通过振动样品磁强计（VSM）等仪器来测试，可以获得粒子的矫顽力、饱和磁化强度和磁导率等参数。
表面性质则常常通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等技术来研究，可以了解粒子表面的化学组成和功能基团等信息。
3. 生物医学应用磁性纳米粒子在生物医学领域具有广泛的应用前景。
一方面，磁性纳米粒子可以作为纳米载体，用于药物传递和基因传递等方面。
通过表面修饰可以增加纳米粒子与生物体内靶标的亲和性，实现靶向输送药物和基因，提高药物的疗效和减少副作用。
另一方面，磁性纳米粒子还可用于磁共振成像（MRI）和磁热疗法等诊断和治疗方面。
通过控制纳米粒子的磁性能和形貌，可以实现对肿瘤等异常组织的定位和治疗。
4. 环境治理应用磁性纳米粒子还可以在环境治理领域发挥重要作用。
一方面，磁性纳米粒子可以用于水处理和废水处理等方面。
通过表面修饰可以增加纳米粒子与污染物的亲和性，实现对重金属离子和有机污染物的吸附和去除。
金属与非金属纳米颗粒的合成与表征一、引言纳米技术作为当今科学技术领域的一个重要分支，成为人们关注的热点之一，其所涉及的研究领域非常广泛，包括生物医学、物理化学、材料科学和环境科学等方面。
金属和非金属纳米颗粒的合成和表征作为纳米研究的关键环节之一，在纳米技术的应用中具有广泛的应用前景。
因此，本文就金属和非金属纳米颗粒的合成和表征进行探讨，为纳米材料的合成和应用提供理论依据和技术支持。
二、金属纳米颗粒的合成金属纳米颗粒的制备方法有物理方法和化学方法两种。
物理方法主要有气相法、溅射法和高温工艺法等；化学方法主要有还原法、沉淀法和电化学反应法等。
下面分别介绍其中几种方法。
（一）还原法还原法是制备金属纳米颗粒的一种重要方法，其主要原理是利用还原剂还原金属离子，使金属离子在还原剂的作用下转化为金属原子，产生金属纳米颗粒。
还原剂的种类和浓度、温度、PH值等参数的影响都对还原反应有重要影响。
（二）溶剂热合成法溶剂热合成法是利用有机溶剂的高温和高压促进金属离子和还原剂（通常由有机酸、有机醇等组成）的反应，产生金属纳米颗粒的一种方法。
因为在高温高压下，溶剂的介质界面张力和离子的扩散性能都得到增强，从而促进了金属离子的还原和纳米颗粒的形成。
（三）热分解法热分解法是一种利用金属有机化合物在高温下分解得到金属纳米颗粒的方法。
该方法在加热过程中，有机化合物发生分解反应，从而在反应体系中形成纳米颗粒。
这种方法可制备各种金属化合物、合金和合金纳米颗粒。
三、金属纳米颗粒的表征金属纳米材料的表征方法主要有透射电镜、散射光谱和X射线粉末衍射等。
下面分别介绍这些方法的原理和应用。
（一）透射电镜透射电镜（TEM）是目前表征纳米材料最常用的方法。
它利用电子束的散射特性，对样品进行成像和分析。
透射电镜主要用于观察纳米颗粒的形貌，大小和分布。
通过TEM图像，可以直观的看出纳米颗粒的形貌和尺寸大小等信息。
（二）散射光谱散射光谱是一种利用金属纳米颗粒散射光的方法来表征金属纳米颗粒的尺寸和分布。
一、引言纳米材料是以纳米尺度为特征尺度的材料，具有普通材料所不具备的独特性质。
因此，纳米材料成为了一种研究热点。
其中，纳米颗粒是一种应用广泛的纳米材料。
本文将介绍一种合成纳米颗粒的方法——Fe3O4纳米颗粒的合成。
二、Fe3O4纳米颗粒的特性Fe3O4纳米颗粒是一种磁性纳米颗粒，其具有如下特性：1. 磁性：由于其磁性，可以被外场控制，因此在生物医学、环境净化等领域有许多应用。
2. 电导性：Fe3O4纳米颗粒具有良好的电导性，可以用于制备导电性高的纳米复合材料。
3. 光学性质：Fe3O4纳米颗粒吸收率高，在光学传感方面具有潜在应用价值。
三、Fe3O4纳米颗粒的合成方法合成Fe3O4纳米颗粒的方法有许多种，本文将介绍一种较为简单易行的方法。
1. 原料准备制备Fe3O4纳米颗粒所需的原料为：FeCl2.4H2O、FeCl3.6H2O、NaOH、NH4OH、乙醇、去离子水。
2. 合成步骤(1) 将FeCl2.4H2O和FeCl3.6H2O以1:2的摩尔比例溶解在去离子水中，得到Fe2+/Fe3+离子溶液。
(2) 在搅拌的情况下，缓慢滴加NaOH调节溶液pH至约10。
(3) 将NH4OH滴入溶液中，使其pH值上升至约12。
(4) 将溶液置于水浴中加热，同时不断搅拌。
(5) 当溶液温度达到80℃时，将溶液中的乙醇缓慢滴入，继续加热并搅拌30分钟。
(6) 关闭水浴，让溶液自然冷却至室温，即可得到Fe3O4纳米颗粒。
四、Fe3O4纳米颗粒的表征为了确定合成的Fe3O4纳米颗粒的形貌和尺寸，需要进行表征。
常用的表征方法包括透射电子显微镜（TEM）、粒径分析仪、X射线衍射（XRD）等。
1. TEMTEM可以直接观察到纳米颗粒的形貌和尺寸。
通过TEM观察，可以发现合成的Fe3O4纳米颗粒呈现球形或多面体形状。
2. 粒径分析仪粒径分析仪可以测定Fe3O4纳米颗粒的尺寸分布。
经过测试，该方法合成的Fe3O4纳米颗粒平均粒径为20-30纳米。
磁性纳米颗粒的合成与磁性特性引言磁性纳米颗粒是具有特殊磁性行为的纳米材料，具有广泛的应用潜力。
本文将讨论磁性纳米颗粒的合成方法以及它们所展现出的引人注目的磁性特性。
一、磁性纳米颗粒的合成方法合成磁性纳米颗粒的方法包括化学合成、物理制备和生物合成等多种途径。
其中，化学合成是最常用的方法之一。
化学合成方法涉及到溶剂热法、共沉淀法、热分解法等多种技术。
例如，溶剂热法利用高温高压下的溶液反应，通过控制反应条件，可以得到具有不同形状和尺寸的磁性纳米颗粒。
共沉淀法则通过混合金属盐和沉淀剂，通过合适的反应条件来合成纳米颗粒。
生物合成方法是利用生物体系统合成纳米颗粒，如利用植物或微生物合成纳米颗粒。
这些方法各有优势和局限性，选择合适的方法应根据需要的磁性纳米颗粒的特性进行。
二、磁性纳米颗粒的表面修饰和功能化通过对磁性纳米颗粒的表面进行修饰和功能化，可以在表面引入特定官能团，从而实现磁性纳米颗粒的定向组装、生物相容性增强等。
表面修饰可以通过覆盖有机物、聚合物等在颗粒表面形成一层保护膜，起到调控磁性纳米颗粒的性能的作用。
这种修饰能够改变纳米颗粒的束缚性质、分散性和稳定性。
此外，磁性纳米颗粒还可以通过与其他功能材料结合，如荧光染料、聚合物，从而赋予纳米颗粒更多的功能。
三、磁性纳米颗粒的磁性特性磁性纳米颗粒的磁性特性与其尺寸、形状和晶体结构密切相关。
当纳米颗粒的尺寸越小，其比表面积越大，表面原子的比例也越高，从而导致磁性纳米颗粒具有更高的饱和磁化强度和更高的磁化响应速度。
另外，纳米颗粒的形状也对磁性有重要的影响。
例如，球形纳米颗粒通常表现出单一的磁畴，而椭球形纳米颗粒则有更复杂的磁性特性。
此外，纳米颗粒的晶体结构也会影响其磁性特性。
不同晶体结构的纳米颗粒具有不同的居里温度，即相变温度，可用于实现温度敏感的磁性材料。
四、磁性纳米颗粒的应用由于其磁性特性和微纳尺度的尺寸效应，磁性纳米颗粒在多个领域具有广泛的应用前景。
在医学领域，通过将磁性纳米颗粒用作靶向药物传递载体，能够提高药物的生物分布和靶向性，从而实现精准治疗。
磁性纳米材料的合成与特性分析在当今的科学研究领域中，磁性纳米材料因其独特的物理和化学性质，成为了材料科学中的一个热门研究方向。
磁性纳米材料具有超顺磁性、高矫顽力、低居里温度等特性，在生物医学、电子信息、环境保护等众多领域都展现出了广阔的应用前景。
本文将重点探讨磁性纳米材料的合成方法以及对其特性的分析。
一、磁性纳米材料的合成方法1、化学共沉淀法化学共沉淀法是制备磁性纳米材料最常用的方法之一。
其基本原理是将含有二价和三价铁离子的盐溶液在一定条件下混合，通过加入碱液使金属离子沉淀，经过一系列的处理得到磁性纳米粒子。
这种方法操作简单、成本低，但所制备的纳米粒子尺寸分布较宽，且容易团聚。
2、水热合成法水热合成法是在高温高压的水热条件下，使反应物在水溶液中进行反应生成纳米材料。
该方法可以有效地控制纳米粒子的尺寸和形貌，所制备的磁性纳米粒子结晶度高、分散性好，但反应条件较为苛刻，对设备要求较高。
3、热分解法热分解法通常是在高沸点有机溶剂中，将金属有机前驱体在高温下分解，得到磁性纳米粒子。
这种方法能够制备出尺寸均匀、单分散性好的纳米粒子，但所用的前驱体往往较为昂贵，且反应过程中需要严格控制温度和气氛。
4、微乳液法微乳液法是利用微乳液体系中的微小“水池”作为反应场所，控制纳米粒子的成核和生长。
该方法可以制备出粒径小且分布均匀的磁性纳米粒子，但微乳液的制备和后续处理较为复杂。
二、磁性纳米材料的特性1、磁学特性磁性纳米材料的磁学特性是其最重要的性质之一。
当纳米粒子的尺寸小于一定值时，会出现超顺磁性现象，即在没有外加磁场时，纳米粒子的磁性消失，而在外加磁场作用下，表现出较强的磁性。
此外，磁性纳米材料的矫顽力、饱和磁化强度等参数也会随着粒子尺寸、形状和晶体结构的变化而改变。
2、表面特性由于纳米粒子的比表面积大，表面原子所占比例高，因此表面特性对磁性纳米材料的性能有着重要影响。
表面活性剂的修饰可以改善纳米粒子的分散性和稳定性，同时也可以赋予其特定的功能，如生物相容性、靶向性等。
研究论文憎水性三金属纳米粒子的合成、表征及磁性戴兢陶1,2,王新红2,孙玉凤2,沈 明1,3(1.盐城师范学院江苏省滩涂生物资源与环境保护重点建设实验室,江苏盐城224051;2.盐城师范学院化学化工学院,江苏盐城224051;3.扬州大学化学化工学院,江苏扬州225002)摘 要:以磺基琥珀酸二辛酯钠盐(AOT)为表面活性剂,采用反胶束法合成了憎水性CoFe/Au 纳米粒子,利用配体交换、水洗等去除AOT 并使纳米粒子分级.采用紫外 可见光谱(UV Vis)、透射电镜(TEM)、X 射线衍射(XRD)、X 射线电子能量散射(EDX)及等离子发射光谱(ICP)等对产物进行了表征,通过超导量子干涉仪(SQIUD)研究了纳米粒子的磁性质.结果表明,反胶束法合成的CoFe/Au 三金属纳米粒子具有较好的单分散性和稳定性,平均粒径约为4nm.当外磁场强度为1.59 104A/m 时,阻塞温度T b 为65K,温度高于T b 时纳米粒子显示出超顺磁性,低于T b 时呈铁磁性,在5K 时其矫顽力(Hc)达4.67 104A/m.关键词:反胶束;配体交换;CoFe/Au 纳米粒子;磁性质文章编号:1674 0475(2010)03 0173 09 中图分类号:O61 文献标识码:A磁性纳米合金复合材料因其独特的结构和磁性能,不仅在基本物理理论方面具有特殊的学术意义,而且在信息存储、石油化工、冶金、生物、医学、环保以及军事工业等领域都具有广泛的应用前景[1].如在磁记录材料方面,磁性纳米颗粒可取代传统的微米级磁粉用作高密度、抗干扰磁记录介质[2];在生物技术领域,用磁性纳米颗粒制成的磁性液体可广泛用于磁性免疫细胞分离、核磁共振的造影成像,以及药物控制释放等[3].所以,有关磁性纳米颗粒的制备方法及性质研究受到广泛的重视.近年来,关于磁性纳米颗粒研究主要集中在铁族金属纳米颗粒的制备、结构以及磁性方面[4],尤其是铁系金属及其合金纳米颗粒,因被认为是未来最有希望的高密度磁记录及吸波材料而备受关注[5,6].但由于含钴、铁纳米材料巨大的比表面和钴、铁的化学活收稿日期:2010 01 06;修回日期:2010 02 09.通讯联系人:沈 明,E mail:shenming@.基金项目:江苏省高校自然科学基础研究项目资助(08KJD150020);江苏省滩涂生物资源与环境保护重点建设实验室项目资助(JLCBE09025,09003).作者简介:戴兢陶(1964 ),女,博士,副教授,主要从事纳米材料的合成和性能研究,E mail:ycjtdai@.173第28卷 第3期影像科学与光化学Vo l.28 N o.3 2010年5月Imaging Science and Photochemistry M ay,2010泼性,使得纳米粒子在空气中易被氧化而降低或失去磁性[7];此外磁性纳米粒子因磁偶极子的相互作用使纳米粒子易于聚集,从而影响到纳米粒子的分散性,使其失去纳米粒子的单磁畴性[8].上述的不利因素极大地阻碍了纳米粒子的进一步应用,因此在纳米粒子上包裹或掺杂贵金属Pt 及Au 等形成核 壳或复合结构,钝化它的化学活泼性,阻止其在空气中的氧化显得尤为重要[9].与常用的磁性材料单金属Fe 及铁酸盐相比,CoFe 合金在高频和高温下应用能更好地保持磁性而具有更优越的性能[10],如在微波区域纳米CoFe 合金则具有很强的渗透性,是一种极具潜力的高性能吸波材料.本文选用了贵金属Au 作为保护金属,利用双链型的AOT 为表面活性剂,正己烷为连续相,采用反胶束法制备了稳定的憎水性CoFe/Au 三金属复合磁性纳米粒子.1 实验部分1.1 试剂及仪器氯化钴(CoCl 2 6H 2O)、氯化高铁(FeCl 3 6H 2O)、水合肼(N 2H 4 H 2O,85%)、十二硫醇、正己烷、氯金酸(HAuCl 4 4H 2O)、硼氢化钠(NaBH 4)均购自国药集团化学试剂有限公司,均为AR 级;磺基琥珀酸二辛酯钠盐(AOT,含量为96%)购自上海百灵威化学试剂有限公司.用北京普析公司T U1810SPC 紫外可见光谱仪(UV vis)检测溶胶的光谱性能;纳米粒子粒径观测在日立H 600透射电子显微镜(TEM)上进行;应用美国Leeam 公司的等离子发射光谱仪(ICP)测定了样品中的元素含量;在Hitachi S 4700电子能量散射仪(EDX)上进行了三金属纳米粒子的元素分析;金属溶胶浓缩后滴于玻片表面,室温下晾干,通过日本理学DMAX 3C Rig aku X ray 衍射仪(XRD)对样品进行了晶型分析;运用美国NPMS XL 型超导量子干涉仪(SQU ID)研究了纳米粒子的磁性质.1.2 憎水性CoFe/Au 纳米粒子的制备在制备CoFe/Au 纳米粒子时,用硼氢化钠和水合肼做还原剂.相对于水合肼而言,硼氢化钠的还原性更强,当分别将含有金属盐和还原剂的两种反胶束溶液混合后,Co (!)和Fe(∀)离子被硼氢化钠还原成零价的金属,且因水合肼与金属的亲和力较强,所以水合肼将围绕在反应生成的CoFe 纳米粒子的周围.当将含有HAuCl 4水溶液的另一反胶束溶液加到CoFe 纳米溶胶中时,HAuCl 4则被水合肼还原.因为反应是在有限的反胶束微反应池中进行的,所以新生成的Au 原子易与CoFe 纳米粒子形成复合物,其间,过量的水合肼及反应生成的N 2能有效阻止CoFe 金属纳米粒子被随后加入的HAuCl 4所氧化.本文在反胶束体系中采用两步连续还原合成了稳定的憎水性CoFe/Au 复合纳米粒子.所用反胶束溶液由表面活性剂(AOT )/油/盐水构成,其中正己烷作油相、无机盐的水溶液为水核,反应体系的W ([H 2O]/[AOT])=8.0.典型实验如下:将含有0 4mL 0 05mol/L FeCl 3和0.05mol/L CoCl 2(Fe 和Co 的摩尔比为1#1)的20mL 溶胶与含有0 4mL 0.75mol/L N 2H 4 H 2O 和0.75mol/L NaBH 4混合液的20mL 溶胶(两种还原剂的摩尔比为1#1),在室温和剧烈的磁力搅拌条 174 影 像 科 学 与 光 化 学第28卷件下混合,瞬间即有气泡放出,且溶液颜色从亮黄色变为棕色,说明体系中生成了CoFe 纳米粒子.为了使多余的NaBH 4完全分解,继续搅拌溶液,待不产生气泡后再继续搅拌1h,得样品A;将另一含有0.4mL 0.075mol/L HAuCl 4的橘黄色澄清透明的反胶束溶液(20mL)加到上述合成的CoFe 纳米溶胶中,经搅拌即生成红棕色的CoFe/Au 溶胶,记为样品B,磁力搅拌1h 后,向其中加入0.1mL 的十二硫醇,继续搅拌2h,使硫醇与AOT 的交换趋于完全.上述所有反应均在N 2保护下进行.CoFe/Au 纳米粒子的合成路径如图1所示.图1 CoFe/Au 纳米粒子合成路径示意图Schematic di agram show ing the procedures of CoFe/Au nanoparticles forming为了验证二次还原金盐是被水合肼还原还是残余的硼氢化钠还原,分别制备了以下几种反胶束溶液.单用NaBH 4还原FeCl 3和CoCl 2的混合溶液合成CoFe 纳米粒子,同样磁力搅拌直到溶液不出现气泡,再继续搅拌1h,然后向其中加入含有HAuCl 4的反胶束溶液,反应后样品记为C;为了验证二次还原是否生成CoFe/Au 复合物,在与上述反应相同胶束环境中合成纳米Au 溶胶,具体步骤为:将含有0.4mL 0.75mol/L N 2H 4 H 2O 的20mL 溶胶加入20mL 含0.4mL 0.075mol/L HAuCl 4的橘黄色澄清透明的反胶束溶液中,在搅拌条件下反应1h,标记为样品D;并将样品D 与A 混合,得混合溶胶标记为E.1.3 配体交换由于巯基和金纳米颗粒的键合作用大于表面活性剂AOT 分子与金颗粒的作用,其巯基可以将包覆在金颗粒外的AOT 分子替换掉,并与金形成更稳定的Au S 共价键.因此,我们向AOT 稳定的CoFe/Au 纳米粒子的正己烷溶液中加入少量的十二硫醇溶液,经充分搅拌后,硫醇分子替换AOT 分子成为金纳米粒子的稳定剂,且硫醇在金表面能自组 第3期戴兢陶等:憎水性三金属纳米粒子的合成、表征及磁性175装成稳定单分子层,以充分保证所合成的三金属磁性纳米粒子在后续的洗涤分级过程中不发生聚集.随后的实验也证明了在金粒子表面形成的硫醇分子层能有效阻止纳米粒子的变形和团聚.加入硫醇后,溶胶的颜色由原来的深红色变成了红棕色,表明在AOT 与硫醇间的配体交换业已完成.1.4 C oFe/Au 纳米粒子的洗涤与分离将配体交换后的溶胶放置过夜,目的是将比重大的大颗粒首先沉淀下来,然后使去离子水与去除沉淀后的反胶束溶液频繁接触.这样,一方面洗涤掉AOT,另一方面使反胶束溶液中的纳米颗粒进一步得到分级,即小颗粒仍旧保留在有机相中,而大颗粒则在两相界面上,经多次冲刷后粘贴容器壁上面,最终达到分级的目的.开始时滴速要慢,待两相分层后,把下层水相移去.这样连续不断洗涤数次,水相将越来越清,洗涤至下层的水相澄清透明为止.洗涤结束后,将分散均匀的胶体溶液用干净的容器接收下来,其洗涤后的CoFe/Au 纳米溶胶记为样品F.向CoFe/Au 纳米粒子的胶体溶液加入乙醇,经离心洗涤,重复上述操作3次,最后在40∃下真空干燥得纳米粉末.2 结果与讨论图2为金属纳米溶胶的紫外可见光谱图,所有样品的紫外可见光谱测定均在正己烷图2 溶胶的等离子共振吸收光谱Plasmon resonance absorption spectra of colloids为分散相的反胶束体系中进行.表1是各样品中金属纳米粒子的等离子共振最大吸收峰位置.样品B 在520nm 左右有一吸收峰,对应于纳米Au 所具有的特有光学特征,即在 max %500&550nm 可见光区产生表面等离子共振吸收[11],而样品C 与样品A 一样,在350&650nm 之间无任何吸收,这表明在二次还原之前NaBH 4已基本分解完全,Au(∀)既不是被NaBH 4还原的也不是被CoFe 纳米微粒所还原,后续的ICP 实验结果进一步证实了这一点,因此,Au(∀)确实是被水合肼还原成了Au(0).从图中还可看出样品D 与E 176 影 像 科 学 与 光 化 学第28卷的吸收峰位置几乎一样,这说明样品B 不是简单的CoFe 与Au 纳米粒子的混合,而是形成了三金属复合纳米粒子.经洗涤后的样品F 吸收峰的位置在513nm,且峰顶尖,半峰宽窄,出现了明显的∋蓝移(,说明在水洗后纳米粒子已被分级,大尺寸的CoFe/Au 纳米粒子从溶胶中被冲刷掉,小粒子则留在溶胶中.表1 等离子共振的 maxmax of plasmon resonance absorption spectra样品A B C D E F max (nm )/521/515516513图3显示了水洗分离后的CoFe/Au 纳米粒子的透射电镜照片.从图中可看出粒子大小较均匀、无团聚,说明粒子的分散性较好.高分辨TEM 照片中显示了代表性粒子的粒径约为4nm.图3 CoFe/Au 纳米粒子的TEM 照片T EM image of CoFe/Au nanoparticlesCoFe/Au 粉末的EDX 图谱(见图4)显示该样品是由Co 、Fe 和Au 这3种金属元素组成.为了准确地测知CoFe 和CoFe/Au 中的原子比,又将所得纳米粒子溶于王水,再稀释到10 10-6以下,用等离子发射光谱仪(ICP)测定其元素的含量.结果表明:CoFe 纳米粒粒子中铁、钴化学配比约为1#1,与原反应体系中Co 、Fe 的组成相一致;CoFe/Au 溶胶中钴、铁和金的化学配比约为1#1#3,所增加的Au 量约是Fe 和Co 的1.5倍,与在二次还原反应中加入的氯金酸量和一次还原加入的三氯化铁摩尔量之比相同,说明在整个过程中金属离子完全被还原,而且在二次还原中CoFe 并未被HAuCl 4所氧化.CoFe 和CoFe/Au 纳米粒子的X 射线衍射图谱如图5所示.在显示立方钴的2 =52)、61)处没有出现衍射峰,说明Fe 3+和Co 2+被NaB H 4还原后,形成的是合金,而不是简单的Fe 和Co 的纳米粒子的混合物.由于CoFe 与Au 的晶面衍射峰均在2 =44)、65)附近,所以它们的衍射峰相重叠.但从衍射图谱可看出,由于纳米粒子的尺寸效应使得衍射峰明显变宽,而CoFe/Au 纳米粒子与CoFe 纳米粒子的晶面衍射峰相比则明显窄化,说明二次还原生成的CoFe/Au 复合纳米粒子粒径较CoFe 纳米粒子大. 第3期戴兢陶等:憎水性三金属纳米粒子的合成、表征及磁性177图4 CoFe/Au 纳米粒子的EDX 图谱EDX pattern of CoFe/Aunanoparticles图5 CoFe/Au 纳米粒子的XRD 图谱a-CoFe 纳米粒子,b-CoFe /Au 纳米粒子XRD patterns of samplesa-CoFe nanoparticles,b-CoFe/Au nanoparticlesCoFe/Au 三金属纳米粒子的磁性表征在超导量子干涉仪(SQU ID)上进行.磁化强度(M )随温度(T )的变化通过零场冷却(ZFC)和加场冷却(FC)测量,样品最初在没有外加磁场下被冷却到20K,然后在外加磁场强度1.59 104A/m 下升高温度并记录磁化过程(ZFC),升高到300K 逐渐冷却,记录该磁化过程(FC).图6是CoFe/Au 纳米粒子在20K~300K 的FC ZFC 曲线.从ZFC 曲线可见,低温时热激发能量小于磁各向异性能,磁各向异性起决定作用.因此,零场冷却时,颗粒的磁矩被冻结在各个不同方向上,以致在ZFC 测量时磁化强度很低.随着温度升高,热激发加剧,冻结效果越来越弱,颗粒磁矩越来越容易被外磁场转动,磁化强度(M )相应增加,直至激发能与磁各向异性能相当,颗粒磁矩均可被外磁场转到同一方向上,在65K 磁化强度达到最大值,该温度即为粒径约为 178 影 像 科 学 与 光 化 学第28卷4nm 的CoFe/Au 纳米粒子的磁相转变温度(阻塞温度T b ),超过该温度,热能则降低甚至破坏磁矩的排列而导致超顺磁的出现[9].而加场冷却(FC)时,外场首先把所有的粒子的磁矩转到同一方向,因此测量显示低温处粒子呈铁磁性,直至阻塞温度以上,粒子表现为与ZFC 一样的超顺磁性.图6 CoFe/Au 纳米粒子的FC ZFC 曲线FC ZFC of CoFe/Au nanoparticles磁各向异性能可以根据下面的公式估算:K =k B T b /V式中k B 是Boltzm ann 常数,T b 是阻塞温度,V 是粒子的体积.磁各向异性能:K =6.81 10-3J/cm 3图7是不同温度下CoFe/Au 纳米粒子磁化强度随外磁场的磁化曲线.从图7A 可见,因没有剩磁(M r )和矫顽力(H c )而磁滞消失,这表明在阻塞温度以上,CoFe/Au 纳米粒子中缺少长程磁偶极的相互影响.利用磁化强度外推至1/H ∗0可估计出饱和磁化强度(M s ),在100K 和300K 分别为12.2和11.1emu/g.当温度降低到5K,可以观察到对称的磁滞回线(图7B),纳米粒子的矫顽力H c 为4.67 104A/m,而M s 随温度降低则升至30.5em /g.显然低于T b 时三金属纳米粒子的磁化是不可逆的,粒子被阻塞并呈铁磁状态,而高于阻塞温度时其磁化是可逆的,粒子呈现超顺磁状态.3 结论本文利用反胶束法在AOT /正己烷/H 2O 反胶束体系中合成了硫醇包裹的憎水性CoFe/Au 三金属纳米颗粒.合成中采用两种还原剂(NaBH 4和N 2H 4 H 2O)保证了CoFe 和Au 分步还原生成.通过配体交换和水洗法去除了包裹于纳米粒子表面的AOT 分子,并借助水洗对纳米粒子进行了分级.实验结果表明CoFe/Au 纳米粒子具有较好的稳定性和分散性,SQU ID 记录了CoFe/Au 纳米粒子的磁性质,FC ZFC 曲线显示出纳米粒子的第3期戴兢陶等:憎水性三金属纳米粒子的合成、表征及磁性179图7 不同温度下CoFe/Au 纳米粒子的磁滞回线Hysteresis l oop of CoFe/Au nanoparticles at different temperaturesA 300K,100K,B 5K阻塞温度T b 在1.59 104A/m 的外磁场下为65K,高于T b 温度时粒子呈超顺磁行为,而低于T b 温度时粒子则呈铁磁行为,从5K 的磁滞回线可得出CoFe/Au 纳米粒子的矫顽力为586Oe.参考文献:[1] Sun Y,M ayers B,et al .Transformation of silver nanospheres into nanobelts and triangular nanoplates through athermal process[J].Nano.Letter s ,2003,3:675 679.[2] Elena V S,Dmitri V T,et al .Colloidal synthesis and self assembly of CoPt 3nanocrystals[J].Am.Che m.Soc .,2002,124:11480 11485.[3] Honga R Y,Pana T T,et al .M icrow ave synthesis of magnetic Fe 3O 4nanoparticles used as a precursor of nanocomposites and ferrofluids[J ].J.M ag n.M ag n.M ater .,2006,303:60 68.[4] Dai J T ,Du Y K,et al .PtCo/Au nanocomposite:s ynthesis,characterization,and magnetic properties[J ].PhysicaE ,2007,39:271 276.[5] 杨海涛,申承民,等.钴纳米粒子自组装有序阵列与磁性[J].物理学报,2003,52:3114 3119. 180 影 像 科 学 与 光 化 学第28卷Yang H T ,Shen C M ,et al .Ordered arrays and magnetic propertie cobalt nanoparticles[J ].Chin.Phys.Soc.,2003,52:3114 3119.[6] Dai J T,Du Y K,e t al .Preparation and characterization of Pt/Co core Au shell 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nvironmental Protection ,Ya ncheng T ea chers Colle ge,Yanc heng 224051,Jiangsu,P.R.China;2.School of Chemistryan d Chemic al Engine er ing,Yancheng T e achers Colle ge,Yan cheng 224051,Jian g su ,P.R.China;3.Colle ge o f Chemistry an d Chemical Engin eering,Yangz h ou University,Yangz h ou 225002,Jiangsu ,P.R.China)Abstract:CoFe/Au nanopart icles were prepared by reverse micelle method in the n hexane solut ion of sodium bis(2 ethylhexyl)sulfosuccinate (AOT ).T he CoFe/Au nanoparticles of different size were separated after ligand exchange w as fulfilled and AOT was removed by washing of water.T he nanoparticles were characterized by ult raviolet visible spec t rosc opy (U V Vis),transmission electron microscopy (T EM ),X ray dif fract ion (XRD),energy dispersive X ray absorpt ion (EDX)and plasma atomic emission spectrometry (ICP),respectively.T he magnetic propert ies of CoFe/Au nanoparticles were measured on Superc onduc t ing quantum interference device (SQ UID).T he re sults indicat ed t hat the size of nanoparticles was ca.4nm and t he nanopart icles had very good st abil ity and monodispersity.When a 1.59 104A/m field was applied,t he blocking temperature of CoFe/Au nanoparticles T b was 65K.T he part icles were superparamagnetic above T b ,while the part icles were ferromagnetic below T b with H c (4.67 104A/m)at 5K.Key words:reverse micelles;ligand exchange;CoFe/Au nanopart icles;magnet ic propert ies Corresponding author:SH EN M ing 第3期戴兢陶等:憎水性三金属纳米粒子的合成、表征及磁性181。
