超顺磁性性氧化铁纳米颗粒(超顺磁性氧化铁纳米颗粒聚集)

海潮机械 2023-01-29 04:41 编辑:admin 79阅读

1. 超顺磁性氧化铁纳米颗粒聚集

一氧化碳和氧化铁的反应为氧化还原反应,反应中会生成铁和二氧化碳。

一氧化碳和氧化铁反应方程式为:Fe2O3+3CO==高温==2Fe+3CO2。

氧化铁的用途

磁性氧化铁粒子由于其特殊的超顺磁性,在巨磁电阻、磁性液体和磁记录、软磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探测器等方面具有广阔的应用前景。

2. 超顺磁性纳米材料

超顺磁性(Superparamagnetism)是指颗粒小于临界尺寸时具有单畴结构的铁磁物质,在温度低于居里温度且高于转变温度(BlockTemperature)时表现为顺磁性特点,但在外磁场作用下其顺磁性磁化率远高于一般顺磁材料的磁化率,称为超顺磁性。

临界尺寸与温度、材料有关,铁磁性转变成超顺磁性的温度常记为TB,称为转变温度。

超顺磁性随磁场的变化关系不存在磁滞现象,这与一般顺磁性相同。

但在整个颗粒内存在自发磁化,即各原子磁矩的取向基本一致,只是整体磁矩的取向因受热运动的作用而随时在变化。

在转变温度以下时,颗粒的磁矩沿各向异性的易轴方向取向,故整个材料表现为铁磁性。 超顺磁性定义: 超顺磁性(superparamagnetism):如果磁性材料是一单畴颗粒的集合体,对于每一个颗粒而言,由于磁性原子或离子之间的交换作用很强,磁矩之间将平行取向,而且磁矩取向在由磁晶各向异性所决定的易磁化方向上,但是颗粒之间由于易磁化方向不同,磁矩的取向也就不同。

现今,如果进一步减小颗粒的尺寸即体积,因为总的磁晶各向异性能正比于K1V,热扰动能正比于kT(K1是磁晶各向异性常数,V是颗粒体积,k是玻尔兹曼常数,T是样品的绝对温度),颗粒体积减小到某一数值时,热扰动能将与总的磁晶各向异性能相当,这样,颗粒内的磁矩方向就可能随着时间的推移,整体保持平行地在一个易磁化方向和另一个易磁化方向之间反复变化。

从单畴颗粒集合体看,不同颗粒的磁矩取向每时每刻都在变换方向,这种磁性的特点和正常顺磁性的情况很相似,但是也不尽相同。

因为在正常顺磁体中,每个原子或离子的磁矩只有几个玻尔磁子,但是对于直径5nm的特定球形颗粒集合体而言,每个颗粒可能包含了5000个以上的原子,颗粒的总磁矩有可能大于10000个玻尔磁子。

所以把单畴颗粒集合体的这种磁性称为超顺磁性。(superparamagnetism):如果磁性材料是一单畴颗粒的集合体,对于每一个颗粒而言,由于磁性原子或离子之间的交换作用很强,磁矩之间将平行取向,而且磁矩取向在由磁晶各向异性所决定的易磁化方向上,但是颗粒之间由于易磁化方向不同,磁矩的取向也就不同。

现今,如果进一步减小颗粒的尺寸即体积,因为总的磁晶各向异性能正比于K1V,热扰动能正比于kT(K1是磁晶各向异性常数,V是颗粒体积,k是玻尔兹曼常数,T是样品的绝对温度),颗粒体积减小到某一数值时,热扰动能将与总的磁晶各向异性能相当,这样,颗粒内的磁矩方向就可能随着时间的推移,整体保持平行地在一个易磁化方向和另一个易磁化方向之间反复变化。

从单畴颗粒集合体看,不同颗粒的磁矩取向每时每刻都在变换方向,这种磁性的特点和正常顺磁性的情况很相似,但是也不尽相同。

因为在正常顺磁体中,每个原子或离子的磁矩只有几个玻尔磁子,但是对于直径5nm的特定球形颗粒集合体而言,每个颗粒可能包含了5000个以上的原子,颗粒的总磁矩有可能大于10000个玻尔磁子。

所以把单畴颗粒集合体的这种磁性称为超顺磁性。

3. 超顺磁性氧化铁纳米粒子

三氧化二铁和硫酸铵不反应。

氧化铁,化学式Fe2O3。红色或深红色无定形粉末。不溶于水,溶于盐酸和硫酸,微溶于硝酸。遮盖力和着色力都很强,无油渗性和水渗性。在大气和日光中稳定,耐污浊气体,耐高温、耐碱。

磁性氧化铁粒子由于其特殊的超顺磁性,在巨磁电阻、磁性液体和磁记录、软磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探测器等方面具有广阔的应用前景。录像磁带一般使用针状铁或氧化铁磁性超微粒,而纳米氧化铁是新型磁记录材料。

4. 共沉淀法制备纳米四氧化三铁超顺磁颗粒

(1)获得磁性液体的基本条件

①颗粒尺寸应小于某一临界尺寸,该临界尺寸在10 nm以下。

②颗粒在溶剂中应达到一定的表面活性化要求,从而即使在范德瓦尔斯等各种能量的作用下,也不发生凝聚。

(2)磁性液体的制作工艺

以磁性氧化物超微粒子的制作工艺为例

磁性氧化物化学稳定,容易制成粉末,用途广泛。 磁性液体用氧化物的粒径绝大多数应分布在10 nm以下。一般是以磁铁矿等铁氧体氧化物为主体,由金属盐类水溶液通过共沉淀法制成纳米级超微粒。以磁铁矿(Fe2O3?2Fe3O4)为例,就是在Fe2+和Fe3+的浓度比为1∶2的铁盐溶液中加入碱溶液,例如NaOH溶液,使其析出Fe2O3?2Fe3O4。在反应过程中,通过调整溶液温度、铁盐浓度、碱的中和过剩量、反应时间等,可以对颗粒尺寸进行控制。

此外,下述方法也可获得氧化物超微颗粒:

①将固相反应得到的铁氧体在含有表面活性剂的油中进行长时间的球磨。

②使铁氧体构成金属的醇盐,并把他溶于乙醇等溶剂中,加水分解获得。

③利用等离子体、弧光等使金属蒸发,在含有适量氧的稀薄气体中凝聚获得

5. 磁共振顺磁性物质沉积

简单的方法是光谱的方法:

1、红外光谱.双键吸收峰在1680-1610cm-1,三键吸收峰在2260-2100cm-1.2、核磁共振氢谱.双键碳原子上的氢化学位移在5-7ppm,三键碳原子上的氢化学位移在2-4ppm.3、

核磁共振碳谱.双键碳化学位移约20ppm,三键碳化学位移约5ppm.如果用化学方法,就比较复杂了.

1、可以测定被高锰酸钾或臭氧氧化的产物,炔烃生成两分子化合物,二烯烃生成三分子化合物.

2、炔烃和水加成,生成醛或酮.烯烃和水加成,生成醇.

3、炔烃可与HCN等发生亲核加成反应,烯烃一般不发生亲核加成反应.以上方法比较复杂,很不方便.但如果二烯烃或炔烃是特殊结构的,又有简便的区分方法:

1、如果二烯烃是共轭二烯烃,可与顺丁烯二酸酐发生双烯合成反应,生成白色沉淀.2、如果炔烃是末端炔烃,可与铜氨离子反应生成炔铜的砖红色沉淀,也可与银氨离子反应生成炔银的灰白色沉淀.

6. 超顺磁材料

铁磁性材料

能够直接或间接产生磁性的物质

铁磁性材料主要是指能够直接或间接产生磁性的物质,铁磁性材料主要是指由过度元素铁,钴,镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质.

磁性材料从材质和结构上讲,分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类,铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。

从应用功能上讲,磁性材料分为:软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料;而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了,因为金属在高频和微波频率下将产生巨大的涡流效应,导致金属磁性材料无法使用,而铁氧体的电阻率非常高,将有效的克服这一问题、得到广泛应用。

磁性材料从形态上讲。包括粉体材料、液体材料、块体材料、薄膜材料等。

7. 磁性氧化铁纳米材料

氧化亚铁

FeO(ferric oxide)

相对分子质量:72(71.85)

物理性质:密度5.7克/厘米3。

存在形式:黑色(粉末)固体

化学性质:与酸反应生成二价铁和水,不稳定,在空气中加热时迅速被氧化成四氧化三铁,溶于盐酸、稀硫酸生成亚铁盐。不溶于水,不与水反应。

反应的离子方程式为:FeO + 2H+ =Fe2+ +H2O 制法:在隔绝空气条件下加热草酸亚铁制得:

FeC2O4=FeO+CO+CO2氧化铁

氧化铁颜料不仅颜色是色彩斑斓的,各色氧化铁颜料的用途也是非常广泛的,如氧化铁蓝、氧化铁棕、氧化铁红都是工业上使用很广的产品。下面我们就了解一下氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁绿、氧化铁蓝和氧化铁黑的各种用途。

氧化铁红——用途

涂料工业: 防锈漆颜料及铁红色、紫棕色的着色颜料,内外墙壁涂料的 着色建筑工业:人造大理石、地面水磨石、色釉、陶瓷、彩砖、彩瓦、彩色 水泥制品的着色。塑料工业: 聚烯烃、尼龙、聚苯乙烯、环氧树脂的着色剂。其他应用:人造革、皮鞋揩光浆及橡胶等的着色剂及填充剂。

氧化铁黄——用途适用于彩瓦,水磨石,花阶砖,便道砖及其它建筑材料的着色剂,也可用于广告及涂料,木器,橡胶塑料等行业

氧化铁绿——用途广泛用于建筑工业、建筑材料、油漆、塑料等的着色.油漆配方参考颜料量:底漆25--30%;调和漆20--30%;磁漆15--25%(不包括体质颜料)水性涂料:根据颜色不同适量配置。产品具有分散性好、贮存稳定,与应用体系中其它成分相溶性好,能增强油漆的防锈、抗紫外 线等性能;油漆配方参考颜料量:底漆25--30%;调和漆20--30%;磁漆15--25%(不包括体质颜料)水性涂料:根据颜色不同适量配置。

氧化铁蓝——用途主要用于人造大理石、地面水磨石、花阶砖、便道砖及其他建筑材料的着色。 本氧化铁系列产品用3-5%与水泥拌和均匀使用,效果良好。

氧化铁黑——用途四氧化三铁是一种常用的磁性材料。特制的纯净四氧化三铁用来作录音磁带和电讯器材的原材料。天然的磁铁矿是炼铁的原料。用于制底漆和面漆。它的硬度很大,可以作磨料。四氧化三铁还可做颜料和抛光剂。

8. 超顺磁性材料

纳米材料的特性

由于纳米材料晶粒极小,表面积特大,在晶粒表面无序排列的原子分数远远大于

晶态材料表面原子所占的百分数,导致了纳米材料具有传统固体所不具备的许多特殊

基本性质,如体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限域效

应等,从而使纳米材料具有微波吸收性能、高表面活性、强氧化性、超顺磁性及吸收

光谱表现明显的蓝移或红移现象等。除上述的基本特性,纳米材料还具有特殊的光学

性质、催化性质、光催化性质、光电化学性质、化学反应性质、化学反应动力学性质

和特殊的物理机械性质。