论文部分内容阅读
纳米Fe3O4和石墨烯是目前备受瞩目的两种功能材料。纳米Fe3O4主要是指粒径在5～100nm范围内的Fe3O4粉末，具有优异的超顺磁特性和良好的表面稳定性，使其在电磁屏蔽、免疫磁珠以及药物控释等领域有着广阔前景。石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，具有密度小、比表面积大、介电常数高、导电性高等特点，使其在电磁屏蔽领域也具有很高的研究价值。此外石墨烯在控制纳米材料生成方面可能存在不为人知的特殊作用，因此本论文将石墨烯引入到纳米Fe3O4的制备体系，探索石墨烯对纳米Fe3O4形貌及性能的影响。 本论文首先根据改进Hummer法制备了还原氧化石墨烯(RGO)，研究了Fe2+与Fe3+摩尔比及反应温度对产物结构与性能的影响，并进一步研究了RGO用量对纳米Fe3O4形貌、颗粒尺寸和磁性的影响。结果表明最佳的反应温度为150℃，Fe2+与Fe3+摩尔比为1:1.5，随着RGO用量的增加，纳米Fe3O4晶型规整度逐渐提高，颗粒尺寸减小到30-40nm范围内，饱和磁化强度最高可达77.750 emu/g后，并稳定在61 emu/g左右。 为了提高纳米Fe3O4作为在电磁屏蔽添加剂的作用，将碳材料引入到纳米Fe3O4体系，制备纳米Fe3O4@C复合材料，并对其电磁屏蔽功能进行了测试。实验采取了2种工艺制备Fe3O4@C复合材料，其中一种方法是以葡萄糖为碳源，采用水热合成工艺，将葡萄糖包覆在纳米Fe3O4表面，再通过高温炭化，得到Fe3O4@C复合材料。为了保持纳米Fe3O4的化学结构，炭化温度较低，纳米Fe3O4表面炭层石墨化程度低，导电性差，其电磁屏蔽功能改善程度不大。另一种方法是以RGO为载体，通过水热工艺得到纳米Fe3O4@RGO复合材料，当RGO用量为80mL时，所制备Fe3O4@RGO复合材料在频率为2～18GHz的测试范围内，可以达到26dB以上的屏蔽效果。将Fe3O4@RGO作为添加剂填充到聚苯乙烯中，能够显著降低PS的电阻率、赋予其电磁屏蔽功能。 应用本论文制备方法能够制备尺寸均匀、饱和磁化强度高、超顺磁性能好的nano-Fe3O4粒子，为了开发其在生物医药领域的应用，对其开展了表面改研究工作。研究了柠檬酸钠和聚乙烯吡咯烷酮对纳米Fe3O4分散效果的影响，结果表明聚乙烯吡咯烷酮处理效果优于柠檬酸钠，聚乙烯吡咯烷酮与nano-Fe3O4质量比为5∶1时效果最佳。应用溶胶凝胶工艺对经过表面处理nano-Fe3O4进行表面SiO2包覆改性，当TEOS用量为10μL时，SiO2包覆层厚度在10nm左右。进一步应用KH570对纳米nano-Fe3O4@SiO2进行表面改性，引入碳碳双键，再通辐照引发将N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)接枝聚合到nano-Fe3O4@SiO2-gKH570表面，得到nano-Fe3O4@SiO2-gKH570-g-PNIPAM复合粒子，有望在靶向载药或蛋白、核酸分离，就温敏性药物载体等领域得到应用。