导电聚苯胺与Fe3O4 磁性纳米颗粒

V o l.23高等学校化学学报 N o.6　2002年6月 CH E M I CAL JOU RNAL O F CH I N ESE UN I V ERS IT IES 1105～1109　

导电聚苯胺与Fe3O4磁性纳米颗粒

复合物的合成与表征

杨青林1,宋延林2,万梅香2,江　雷2,徐文国1,李前树1

(1.北京理工大学化工与材料学院,北京100081;2.中国科学院化学研究所,分子科学中心,北京100080)

摘要　对十二烷基苯磺酸(DBS A)掺杂的导电聚苯胺(PA n2DBS A)的氯仿溶液,在pH为中性的条件下,采用“修饰2再掺杂(M odificati on2re2doped)法”合成了含有Fe3O4磁性纳米颗粒的导电聚苯胺复合物的有机溶液.用FT I R,XRD,T E M,UV2V is和S QU I D等对所得复合物进行了表征,结果表明,该复合物呈现超顺磁性和半导体的导电性,并具有较好的透明性.

关键词　掺杂态聚苯胺(PA n2DBS A);Fe3O4磁性纳米颗粒;复合物

中图分类号　O614.2 文献标识码　A 文章编号　025120790(2002)0621105205

磁行为导电聚合物的合成和含有导电聚合物的磁性纳米颗粒的合成已引起了人们极大的关注.如Butter w o rth等[1,2]首次报道了使用传统的化学聚合方法成功制备了兼容电导率与磁化率的复合物. Ph ili p s等[3]按M assart[4]的方法,先合成磁性沉淀物,而后分别在水和乙醇中进行硅涂层,再在有或无磁场情况下生长,最后,用三甲氧基硅烷以及十八醇进行表面修饰.N guyen等[5]按Zi o l o等[6]方法,用金属氧化物粉末作前驱物,借助于化学和电化学方法来制备含有金属氧化物纳米颗粒的黑色粉末聚吡咯复合物.万梅香等[7～9]在不同pH值下,将FeSO4的水溶液与PA n的甲基吡咯烷酮溶液进行混合,用化学方法合成出PA n2Fe3O4沉淀物具有Fe3O4磁性纳米颗粒的PA n复合物;再用水溶性聚苯氨与胺基苯磺酸的共聚物,合成具有铁磁性能(Χ2Fe2O3)的纳米复合物.唐本忠等[10]先使用阴离子表面活性剂包覆Χ2Fe2O3纳米颗粒,然后利用研磨将其掺杂在聚苯胺链上,再溶解于有机溶剂中进行制膜等.上述研究着重在电导率与磁化率方面,而没有考虑透明性.近几年,使用化学氧化聚合和电化学方法已合成出导电且透明的复合物[11～15].但是这些复合物没有能够结合磁性能.Zi o l o等[6]使用离子交换树脂,以化学方法得到聚合物基纳米尺寸复合物.该复合物呈超顺磁性,且在可见光区域有非常好的透明度,但未涉及导电性能.K rysze w sk i等[16]在磁流体存在的情况下,通过聚合制备了PA n2Fe3O4纳米复合物,该复合物亦呈超顺磁性,但未给出详细的实验内容及结果.至今还没有看到电、磁和光学三个方面特性结合在一起的有机2无机纳米复合物的报道.本文在材料设计二元协同理论[17]的指导下,采用作者提出的“修饰2再掺杂法”,即先采用微乳液法合成由导电高聚物(如掺杂态聚苯胺)修饰的磁性纳米颗粒(如氧化铁)的复合物的有机溶液,然后使所得复合物参与乳液聚合法进行的单体的再聚合(如再掺杂),结果得到液相复合物,以导电聚苯胺与纳米尺寸磁性金属氧化物为研究体系,力图得到综合性能良好的电、磁二元协同及在宏观上呈现出超常规物性如光学透明性的复合材料.

1　实验部分

1.1　试剂及仪器

苯胺(AN,分析纯,北京化工厂,减压蒸馏);过硫酸铵[(N H4)2S2O8](化学纯,北京益利精细化学品有限公司);十二烷基苯磺酸(DBSA,分析纯,Tokyo Kasei);FeC l3?6H2O(化学纯,北京市朝阳区

收稿日期:2000207213.

基金项目:国家重点基础研发项目(批准号:G1999064504)和中国科学院北京物质科学基地项目(批准号:E02,E03,B03)资助.

联系人简介:江　雷(1965年出生),男,博士,研究员,博士生导师,从事功能界面材料研究.E2m ail:jianglei@https://www.wendangku.net/doc/9213885449.html,

通惠化工厂);FeC l 2?4H 2O (化学纯,北京益利精细化学品公司);N a OH (分析纯,北京益利精细化学品公司).

JE M 2200CX 透射电子显微镜(日本电子公司);Dm ax

2400X 射线衍射仪(日本理学株式会社),Cu K Α,Κ=0.154nm ,石墨单色器;Perk in E l m er 2000型FT I R 谱仪(KB r 研片);四探针电导率仪;UV 23010分光光度测试仪;SQU I D m agnetie m eter (M P M S 25型,QUAN TUM D ES IGN ,I N C .U .S .).

1.2　化学合成

“修饰”用PA n 2DBSA 修饰的磁性纳米颗粒的微乳液合成:取一定量由乳液法

[18,19]制得的由十二烷基苯磺酸(DBSA )掺杂的导电聚苯胺(PA n 2DBSA )的氯仿溶液,与一定量的按物质量比为2∶1的FeC l 3?6H 2O 和FeC l 2?4H 2O 水溶液在反应器中混合,机械搅拌并在回流下加热至65℃,恒温下继续搅拌30m in ,使之形成乳液.滴入热N a OH 水溶液,滴速1.6mL m in .反应6

～8h ,冷却至室温,用氯仿萃取,分层.取下层棕黑色氯仿溶液,每次用20mL 超纯水洗3次,中性滤纸过滤,得到由PA n 2

DBSA 修饰的磁性纳米颗粒的氯仿溶液

.“再掺杂”含有磁性纳米颗粒的再掺杂态PA n 复合物的合成:取一定量的PA n 2DBSA 修饰的磁性纳米颗粒的氯仿溶液,加入苯胺单体0.5mL 和含DBSA 1.25g 的水溶液50mL ,17℃下,搅拌20m in 形成乳液.再滴加25mL 含1.25g (N H 4)2S 2O 8的水溶液,滴速

1.6mL m in ,反应时间6

～8h ,反应完后乳液为翠绿色.移入分液漏斗,加入50mL 氯仿萃取,分出下层翠绿色溶液,每次用20mL 超纯水洗2次,得到含有磁性纳米颗粒再掺杂的PA n 的氯仿溶液.2　结果与讨论

2.1　结晶性能与微观形态

图1(A )和(B )分别是微乳液法合成的PA n 2DBSA 修饰的磁性纳米颗粒的样品与再掺杂PA n 的样品的透射电镜照片.PA n 2DBSA [图1(A )]微观形貌呈球形颗粒,但分子间未看到存在取向排列,分子链间无明显界面.在图1(B )中,颗粒呈网状,分子间存在明显的取向.对样品的透射电镜照片图1(A )和(B )的粒径进行测量得平均粒径分别为12.1和15.3nm

.

F i g .1　TE M p i cture of s am ples

(A )M odificati on ;(B )Re 2doped

.F i g .2　X -ray d i ffracti on pa ttern s a .Doped ;b

.modificati on (insert );c .re 2doped .图2谱线a ,b 和c 分别是乳液法合成的PA n 2DBSA 及其修饰的磁性纳米颗粒以及再掺杂的PA n 的X 射线衍射图.图2谱线a 中,2Η=1918°,2514°处出现衍射峰,用PA n 2DBSA 修饰的图2谱线b 中,除在2Η=2114°,24148°处出现衍射峰外,在2Η=3013°,35148°,4219°,57152°和63106°处亦存在相对明显的衍射峰,由于晶粒细小,衍射线条弥散产生明显宽化.比较X 射线衍射标准数据卡(1920629),该衍射峰为Fe 3O 4的特征峰.用Scherrer 公式D =k Κ Αco s Η

,k 取0189,Κ为01154nm ,如2Η=35148°,测得半峰宽来对粒径进行计算,得Fe 3O 4晶粒径为419nm .经计算最后得平均粒径为510nm ,这要比通过T E M 照片计算所得样品平均粒径1211nm 小很多,可能是磁性纳米颗粒的晶粒聚集,PA n 2DBSA 对磁性纳米颗粒的包敷所致

.与图2a 和2b 相比,图2c 中在2Η=1614°,18102°,18182°,19182°,2111°,2117°,22182°,25132°,26144°处有明显的锐峰,说明再掺杂后结晶性能显著6011 高等学校化学学报V o l .23

增强,而氧化铁的衍射峰在35162°和43102°处隐约可见.氧化铁的衍射峰不明显,这可能是再掺杂后,氧化铁相对含量减少造成的,元素分析结果表明再掺杂复合物中Fe 的质量分数为011%.

2.2　红外光谱

图3谱线a 为掺杂态聚苯胺(PA n 2DBSA ),谱线b 为PA n 2DBSA 修饰的磁性纳米复合物,谱线c 为含有磁性纳米颗粒的再掺杂的聚苯胺样品的红外谱图.图3a 中,1127,1242,1301,1475和1557c m -1处出现较强的吸收峰,它们分别对应于N Q N 模式振动,联苯的C —H 伸缩振动,苯醌(醌苯)的C —N 伸缩振动,N —B —N 环的骨架振动,1035,1007,883,799和669c m -1为环面内或外

C —N 弯曲振动

.这与曹镛和王佛松等[20,21]报道的典型掺杂态的聚苯胺的红外谱一致.图3b 中掺杂态聚苯胺的主要特征峰1126,1226,1301,1464和1557c m -1都很明显,说明修饰后聚苯胺仍然为主链.582,803和884c m -1谱带是由于氧化铁晶格变形和OH 根结合到Fe 3O 4纳米颗粒的表面[16]所形成.从峰位上看,新出现1377,1495c m -1和一个1164c m -1的平滑宽峰.1377c m -1是聚合物链上铁的特征吸收峰[14],说明铁元素存在于所得复合物中.1495c m -1是N —B —N 的伸缩振动,1164c m -1对应聚苯胺Ph —N H —Ph 中的C —N 键振动,且峰的相对强度有变化,对图3a ,峰总体强度减小.1301c m -1处峰弱于1464和1226c m -1处峰,SO 2的不对称伸缩振动峰减弱.1007和1035c m -1处的SO 2的对称伸缩振动峰增强.这说明掺杂态聚苯胺分子中的SO 2有一定的变化.2922,2852c m -1是CH 2对称与反对称伸缩振动.这些结果说明掺杂态聚苯胺有一定程度的脱掺杂而对Fe 3O 4纳米颗粒的表面有较强的结合与修饰[16].

图3c 整体上与3a 相同,但代表醌式结构的最强峰1127(1126)c m -1向高频移至1117c m -1,而醌式结构的另二峰1557和1457c m -1却向低频略移,同样说明再掺杂使聚苯胺主链结合力增强

.

F i g .3　FTI R spectra of three s am ples

a .Doped ;

b .modificati on ;

c .re 2doped

.F i g .4　UV -V is absorpti on spectra of three s am ples a .Doped ;b

.modificati on ;c .re 2doped .2.3　吸光特性

三种样品的吸光特性见图4谱线和表1.由图4和表1可以看出,图4a 与c 基本上与M ac D ia m id 等[22]报道的结果相同.表明掺杂态PA n 2DBSA 样品与再掺杂的含有磁性纳米颗粒的PA n 2DBSA 样品(图4c )基本没有变化.峰宽相对减小是由极子和电子离域化程度减小引起的,因再掺杂使纳米颗粒造成的缺陷增加,从而使分子链有序性降低,这种降低主要由于有机磺酸的作用使分子链有序性增高[23].从而极子带结构分散性减弱,能隙增强.在图4b 中,在可见和近红外区基本无吸收,光透射性很好,这是纳米粒子的小尺寸效应的结果.从图4可以看出三种样品在可见光区有较好的光透射性.

Table 1　The absorpti on peaks of the three s am ples

Sa mp le

A bs orp ti on peak nm A

B

C Doped

436781

M odified

382(shoulder )Re 2doped 3494317572.4　电导率

用标准四探针法测得的PA n 2DBSA 原样、修饰和再掺杂的3种样品的电导率分别为5.9×10-2,7011N o .6杨青林等:导电聚苯胺与Fe 3O 4磁性纳米颗粒复合物的合成与表征

8.2×10-8,2.1×10-5S c m ,可以看出经修饰后电导率减小到10-8数量级,表现明显的脱掺杂,为提

高复合物的电导率进行再掺杂后,该复合物的电导率提高了3个数量级,但比原掺杂态导电聚苯胺的电导率小3个数量级,这可能是由于复合物中的金属氧化物致使导电聚苯胺的连续性不好造成的.

2.5　磁性能

图5为PA n 2DBSA 修饰的磁性纳米复合物(含Fe 3O 48.0%)样品,在300K 及5K 时所测得饱和磁化曲线,插图为再掺杂样品在300K 时的饱和磁化曲线.可以看出,低温下的饱和磁化强度为4.0e m u g ,比室温时饱和磁化强度3.5e m u g 高,而比室温(20℃)块体Fe 3O 4的饱和磁化强度84e m u g 低.尺寸小于30nm 的超细粒子被看作磁性单畴,它的磁矩比单分子的大很多[24～27].在磁场的作用下,纳米颗粒的磁矩沿磁场方向使纳米颗粒磁化强度小于块体的各向同性磁化强度,而低温下,热运动减小,各向异性表现增强,使低温磁化强度高于室温.

在插图中“再掺杂”的样品含Fe 3O 4质量分数为0.1%,饱和性不好.这种现象是由于表面和尺寸效应.对于小于30nm 的颗粒,由于粒径的减小,表面原子数的增加,导致表面能和表面结合能的迅速增加;同时由于表面原子周围缺少相邻原子,有许多悬空键,容易与其它原子相结合而稳定下来,造成表面缺陷.弱磁化强度和缺乏饱和性,亦经常被观察到[5,24,28,29]

.

F i g .5　M agneti za ti on curves a t 5K and 300K for the

s am ples m od i f i ed ,and i n set a t 300K for the

s am ple re -doped

1O e ≈79.57747A m

.F i g .6　M agneti za ti on vs .appl i ed magneti c f i eld plots a t 300K and 5K for the m od i f i ca ti on s am ple 1O e ≈79.57747A m .　

图6为“修饰”的样品在300K 及5K 时所测得磁化曲线.从图6可看到,在室温下,复合物没有磁滞回线.剩余磁化强度(M r )和矫顽力(H c )为零.而在5K 时,有磁滞回线.复合物剩余磁化强度

(M r )为1.3e m u g ,矫顽力(H c )为119894×104A m .当颗粒逐渐变小时,达到某一临界尺寸时,它

的宏观磁性能如剩余磁性和矫顽性消失,呈现超顺磁性,即以热运动代替W eiss 各向异性状态存在[27].

对3种样品的电、磁、光特性定性评价见表2.从表2可以看出,所制得的PA n 2DBSA 样品具有良好的导电性能和较好的透光性;经“修饰”的样品具有较高的磁性能和较低的电性能以及良好的透明性;“再掺杂”样品具有较低的磁性能和较高的电性能以及较好的透明性.

Table 3　The eva lua ti n g of property for three s am ples

　Sa mp le

E lectrical p roperty M agnetis m T rans m ittance PA n 2DBS A

H igh M edium M odificati on

Low H igh H igh Re 2doped H igh M edium M edium

参　考　文　献

[1]　Butter worth M .D .,A r m es S .P .,Si m p s on A .W ..J .Che m .Soc

.,Che m .Comm un .[J ],1994:2129—2130[2]　Butter worth M. D.,Bell S . A.,A r m es S .P.et al ..J.Coll oid Interface Sci .[J ],1996,183:91—99

[3]　Phili p se A .P .,V an B ruggen M .P .B .,Pathm a m anoharan C ..L angm uir [J ],1994,10:92—998011 高等学校化学学报

V o l .23

[4]　M assart R ..IEE T rans

.M agn .[J ],1981,MA G 217:1247—1248[5]　N guyen M .T .,D iaz A ..A dv .M ater .[J ],1994,6:858—860

[6]　Zi ol o R .F .,Giannelis E .P .,W eistein B .A .et al ..Science [J ],1992,257:219—223

[7]　W an M.X.,Zhou W.X.,L i J.C ..Synth .M et .[J ],1996,78:27—31

[8]　W an M.X.,L i J.C ..J.Polym.Sci

.,Part A :Polym.Che m.[J ],1998,36:2799—2805[9]　W an M .X .,Fan J .H ..J .Polym .Che m .[J ],1998,36:2749—2755

[10]　Tang B .Z .,Geng Y .,L a m J .W .Y .et al ..Che m .M ater .[J ],1999,11:1581—1589

[11]　N i w a O .,H ikita M .,Ta m a m ura T ..Synth .M et .[J ],1987,18:677—682

[12]　O ji o T .,M iyata S ..Polym .J .[J ],1986,18:95—98

[13]　L i C .,Song Z ..Synth .M et .[J ],1991,40:23—28

[14]　Zhang H .,L i C ..Synth .M et .[J ],1991,44:143—146

[15]　W an M .X .,L iM .,L i J .C .et al ..Thin Solid F il m s [J ],1995,259:188—193

[16]　Krysze w skiM .,Jeszka J .K ..Synth .M et .[J ],1998,94:99—104

[17]　J iang L .,W ang R .,Yang B .et al ..Pure A pp l .Che m .[J ],2000,72:73—81

[18]　O βsterhol m J .E .,Cao Y .,Klavetter F .et al ..Polym .[J ],1994,35:2902—2906

[19]　L I Yong 2M ing (李永明),WAN M ei 2X iang (万梅香).J .Functi onal Polym ers (功能高分子学报)[J ],1998,11:337—341

[20]　Cao Y .,L i S .Z .,Xue Z .J .et al ..Synth .M et .[J ],1986,16:305—315

[21]　Tang J .S .,J ing X .B .,W ang B .C .et al ..Synth .M et .[J ],1988,24:231—238

[22]　M ac D ianm id A .G .,Ep stein A .J ..Synth .M et .[J ],1994,65:103—116

[23]　FEN G W ei (封　伟),W E IW ei (韦　玮),WU Hong 2Cai (吴洪才).Che m .J .Chinese U niverstties (高等学校化学学报)[J ],1999,

20(2):318—320

[24]　B idan G .,Jarjayes O .,F ruchart J .M .et al ..A dv .M ater .[J ],1994,6:152—155

[25]　Jarjayes O .,A uric P ..J .M agn .M agn .M ater .[J ],1994,138:115—122

[26]　Jarjayes O .,F ries P .H .,B idan G ..Synth .M et .[J ],1995,69:343—344

[27]　Bean C .P .,L ivingston J .D ..J .A pp l .Phys .(Supp le m ent )[J ],1959,30:120

[28]　Zhang L .,Papaefthym i ou G .C .,Ying J .Y ..J .A pp l .Phys .[J ],1997,81:6892—6900

[29]　M onte F .D .,M oralesM .P .,L evy D .et al ..L angm uir [J ],1997,13:3627—3634

Syn thesis and Character i za ti on of the Co m posite of Conducti n g

Polyan il i n e w ith Fe 3O 4M agneti c Nanoparti cles

YAN G Q ing 2L in 1,SON G Yan 2L in 2,WAN M ei 2X iang 2,J I A N G L ei 23,

XU W en 2Guo 1,L IQ ian 2Shu

1(1.S chool of Che m ical E ng ineering and M aterials S ciences ,B eij ing Institu te of T echnolog y ,

B eij ing 100081,Ch ina ;2.T he Center f or M olecu lar S ciences ,Institu te of Che m istry ,

Ch inese A cad e m y of S ciences ,B eij ing 100080,Ch ina )

Abstract Compo site of conducting po lyan iline (PA n )doped by dodecylbenzenesulfon ic acid (DBSA )w ith Fe 3O 4m agnetic nanoparticles w as syn thesized in a neutral s o luti on by a che m icalm ethod w h ich w as called “modificati on 2re 2doped ”m ethod .T he compo site of m agnetic nanoparticles modified w ith doped PA n w as syn thesized by m icroe m ulsi on .T hen the compo site w as syn thesized by e m ulsi on po lym erizati on 2ex tracti on m ethod .T he compo sitesw ere characterized by m ean s of FT I R ,XRD ,UV 2V is ,T E M ,and SQU I D .T he results indicate that the compo site w ith superpap ra m agnetic Fe 3O 4nanoparticles po ssesses a good electrical

conductivity and m agnetic suscep tibility as w ell as h igh tran s m ittance

.Keywords Doped po lyan iline (PA n 2DBSA );Fe 3O 4M agnetic nanoparticles ;Compo sites

(Ed .:F ,X )9011N o .6杨青林等:导电聚苯胺与Fe 3O 4磁性纳米颗粒复合物的合成与表征

纳米四氧化三铁的应用

纳米四氧化三铁的应用一、纳米四氧化三铁的简介 四氧化三铁是一种常用的磁性材料，又称氧化铁黑,呈黑色或灰蓝色。四氧化三铁是一种铁酸盐，即Fe2+Fe3+（Fe3+O4）（即FeFe（FeO4）前面2+和3+代表铁的价态）。在Fe3O4里，铁显两种价态，一个铁原子显+2价，两个铁原子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO〃Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。化学式：Fe3O4，分子量231.54，硬度很大，具有磁性，可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。逆尖晶石型、立方晶系，密度 5.18g/cm3。熔点1867.5K(1594.5℃)。它不溶于水，也不能与水反应。与酸反应，不溶于碱，也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 在外磁场下能够定向 移动，粒径在一定范围之 内具有超顺磁性，以及在 外加交变电磁场作用下能 产生热量等特性，其化学 性能稳定，因而用途相当 广泛。 纳米四氧化三铁置于介质中，采用胶溶化法和添加改性剂及分散剂的方法，通过

在颗粒表面形成吸附双电层结构阻止纳米粒子团聚，制备稳定分散的水基和有机基纳米磁性液体。制备的磁性液体2～12个月都能很好的分散着，磁性液体中颗粒平均粒径为16～35nm之间。 通过大量实验，确定了最佳的工艺配方和工艺路线，工艺简单安全，能耗低，并保持了磁性颗粒的粒径在纳米量级，并且经磁性能测试可得磁性颗粒具有超顺磁性，其技术指标达到并超过国内外磁性纳米四氧化三铁性能，为国内各种磁流体的应用提供了基础。 二、纳米四氧化三铁的配置方法 由于纳米四氧化三铁特殊的理化学性质 , 使其在实际应用中越来越广泛 , 而其制备方法和性质的研究也得到了深入的进展。磁性纳米微粒的制备方法主要有物理方法和化学方法。物理方法制备纳米微粒一般采用真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等。但是用物理方法制备的样品一产品纯度低、颗粒分布不均匀 , 易被氧化 , 且很难制备出10nm 以下的纳米微粒 , 所以在工业生产和试验中很少被采纳。 化学方法主要有共沉淀法、溶胶 - 凝胶法、微乳液法、水解法、水热法等。采用化学方法获得的纳米微粒的粒子一般质量较好 , 颗粒度较小 , 操作方法也较为容易 , 生产成本也较低 , 是目前研究、生产中主要采用的方法。

磁性纳米材料的应用

磁性纳米材料的应用 磁性纳米颗粒是一类智能型的纳米材料，既具有纳米材料所特有的性质如表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应、偶连容量高，又具有良好的磁导向性、超顺磁性类酶催化特性和生物相容性等特殊性质，可以在恒定磁场下聚集和定位、在交变磁场下吸收电磁波产热。基于这些特性，磁性纳米颗粒广泛应用于分离和检测等方面。 （一）生物分离 生物分离是指利用功能化磁性纳米颗粒的表面配体与受体之间的特异性相互作用（如抗原-抗体和亲和素 -生物素等）来实现对靶向性生物目标的快速分离。 传统的分离技术主要包括沉淀、离心等过程，这些纯化方法的步骤繁杂、费时长、收率低，接触有毒试剂，很难实现自动化操作。磁分离技术基于磁性纳米材料的超顺磁性，在外加磁场下纳米颗粒被磁化，一旦去掉磁场，它们将立即重新分散于溶液中。因此，可以通过外界磁场来控制磁性纳米材料的磁性能，从而达到分离的目的，如细胞分离、蛋白质分离、核酸分离、酶分离等，具有快速、简便的特点，能够高效、可靠地捕获特定的蛋白质或其它生物大分子。此外，由于磁性纳米材料兼有纳米、磁学和类酶催化活性等特性，不仅能实现被检测物的分离与富集，而且能够使检测信号放大，具有重要的应用前景。 通常磁分离技术主要包括以下两个步骤：（ 1）将要研究的生物实体标记于磁性颗粒上；（2）利用磁性液体分离设备将被标记的生物实体分离出来。 ①细胞分离：细胞分离技术的目的是快速获得所需的目标细胞。传统的细胞分离技术主要是根据细胞的大小、形态以及密度差异进行分离，如采用微滤、超滤和超滤离心等方法。这些方法虽然操作简单，但是特异性差，而且纯度不高，制备量偏小，影响细胞活性。但是利用磁性纳米材料可以避免一定的局限性，如在磁性纳米材料表面接上具有生物活性的吸附剂或配体（如抗体、荧光物质和外源凝结素等），利用它们与目标细胞特异性结合，在外加磁场的作用下将细胞分离、分类以及对数量和种类的研究。 磁性纳米材料作为不溶性载体，在其表面上接有生物活性的吸附剂或其它配体等活性物，利用它们与目标细胞的特性结合，在外加磁场作用下将细胞分离。 温惠云等的地衣芽孢杆菌实验结果表明，磁性材料 Fe3O4 的引入对地衣芽孢杆菌的生长没有影响；Kuhara等制备了人单克隆抗体anti-hPCLP1,利用 anti-hPCLP1 修饰的磁纳米颗粒从人脐带血中成功分离了成血管细胞，PCLP1 阳性细胞分离纯度达到了 95%。 ②蛋白质分离：利用传统的生物学技术（如溶剂萃取技术）来分离蛋白质程序非常复杂，而磁分离技术是分离蛋白分子便捷而快速的方法。 基于在磁性粒子表面上修饰离子交换基团或亲和配基等可与目标蛋白质产生特异性吸附作用的功能基团 , 使经过表面修饰的磁性粒子在外加磁场的作用下从生物样品中快速选择性地分离目标蛋白质。 王军等采用络合剂乙二胺四乙酸二钠和硅烷偶联剂KH-550寸磁性Fe3O4粒 子进行表面修饰改性 , 并用其对天然胶乳中的蛋白质进行吸附分离。结果表明 , 乙二胺四乙酸通过化学键合牢固地结合在磁性粒子表面 , 并通过羰基与蛋白质反应, 达到降低胶乳氮含量的目的。 ③核酸分离 经典的DNA/RN分离方法有柱分离法和一些包括沉积、离心步骤的方法，这些方法的缺点是耗时多，难以自动化，不能用于分析小体积样品，分离不完全。

软磁性四氧化三铁纳米粒子的共沉淀法合成及磁性

软磁性四氧化三铁纳米粒子的共沉淀法合成及磁性 一、实验目的 1.掌握共沉淀法合成无机功能材料的原理和方法。 2.掌握XRD、SEM进行无机材料的晶相，形态分析方法。 3.理解并测试磁性材料的基本性能参数。 二、实验原理 近年来，纳米Fe3O4颗粒的制备及性能研究受到广泛关注。Fe3O4纳米颗粒在磁记录、微波吸波、废水净化，特别是核磁共振成像、药物运输和热磁疗等生物学领域有着巨大的应用价值。纳米材料的粒径是影响其物理化学性质的重要因素，不同的应用领域对Fe3O4纳米颗粒的粒径有着不同的要求。因此制备尺寸和性能可调的纳米Fe3O4颗粒有着十分重要的意义。制备Fe3O4纳米颗粒的方法有很多：如沉淀法、水热和溶剂热法、微乳液法、溶胶-凝胶法等，但制备粒径可调的Fe3O4纳米颗粒的方法却并不多。其中一些方法涉及的反应条件苛刻而且工序复杂，给工业生产带来了极大的不便，寻求一种简便有效的方法来实现粒径调控的纳米Fe3O4颗粒的制备显得尤为重要。 沉淀法实在原料溶液中加入适当的沉淀剂，使得原料溶液中的阳离子形成各种形式的沉淀物的方法。沉淀颗粒的大小和形状可由反应条件来控制，然后再经过滤、洗涤、干燥，有时还需经过加热分解等工艺过程二得到陶瓷粉体。沉淀法又可分为直接沉淀法、共沉淀法和均匀沉淀法。 直接沉淀法是使溶液中的某一种金属阳离子发生化学反应二形成沉淀物，其优点是可以制备高纯度的氧化物粉体。 化学共沉淀法一般是把化学原料以溶液状态混合。并向溶液加入适当的沉淀剂，使溶液中已经混合均匀的各个组分按化学计量比共同沉淀出来，或者在溶液中先反应沉淀出一种中间产物，再把它煅烧分解。由于反应在液相中可以均匀进行，从而获得在微观线度中按化学计量比混合的产物。共沉淀法是制备含有两种或两种以上金属元素的复合氧化物粉体的重要方法。 Fe3O4纳米粒子付费共沉淀制备反应如下： Fe2++2Fe3++8OH—→Fe3O4+4H2O 在室温或者更高温度惰性氛围下，通过共沉淀Fe2+/Fe3+盐溶液合成Fe3O4，此法简便易得。磁性纳米粒子的粒径、形状及组成取决于所用盐的种类（如氯酸盐、硫酸盐、硝酸盐）、Fe2+/Fe3+的比率、反应温度、pH值以及介质的离子强度。 共沉淀法最大的困难是如何阻止粒子的团聚现象。近年来，通过使用有机添加剂作为固定剂或还原介质，在制备不同尺寸单分散磁性纳米粒子的方法上有了重大的改进。 三、实验设备及材料 实验设备：容量瓶，烧杯，分析天平，水浴锅，搅拌器，鼓风干燥箱，电动搅拌机，酸度计（ph试纸）

聚苯胺的制备与导电性的观察

实验七：聚苯胺的制备与导电性的观察 姓名：辛璐学号：PB09206226 日期2011年11月10日 目录 1.1前言﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P2 2.1关键词﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2 3.1实验中的具体概念及部分产品的说明﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P2 3.1.1.共轭聚合物﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2 3.1.2.化学氧化聚合﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2 3.1.3.电化学聚合﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2 4.1实验的具体说明﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2 4.1.1对于功能高分子材料的认识和发展过程﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P2 4.1.2对于共轭化合物的具体说明﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2 4.1.2.1共聚化合物作为导电聚合物使用的普遍缺﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2 4.1.2.2聚苯胺具有的优点﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2 4.1.2.3聚苯胺的应用 4.1.3 ：本实验制备原则的部分说明﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P2 4.1.3.1化学氧化聚合的一些条件 4.1.3.2本反应采用的方式 4.1.3.3对于聚苯胺溶解性的部分说明 4.1.3.4对于聚苯胺导电性的影响因素﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P3 5.1实验的仪器药品以及其物理常数﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P3 5.1.1实验仪器 5.1.2实验药品 5.1.3物理常数 6.1实验的具体步骤﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P4 6.1.1溶液聚合法 6.1.2乳液聚合法 7.1实验现象以及实验中出现现象及其本质的解释说明﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P5-P6 8.1 思考题与解答﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P6 附录 9.1 对于部分相关药品及专业名词的查找﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P7 9.1.1苯胺﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P7-P8 9.1.2聚苯胺﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍p8 9.1.3十二烷基苯磺酸﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P9 9.1.4 二甲苯﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P10

纳米四氧化三铁的应用

精心整理纳米四氧化三铁的应用 一、纳米四氧化三铁的简介 ）前面 显+2与大， 胶溶化法和添加改性剂及分散剂的方 法，通过在颗粒表面形成吸附双电层结 构阻止纳米粒子团聚，制备稳定分散的 水基和有机基纳米磁性液体。制备的磁

性液体2～12个月都能很好的分散着，磁性液体中颗粒平均粒径为16～35nm之间。 通过大量实验，确定了最佳的工艺配方和工艺路线，工艺简单安全，能耗低，并保持了磁性颗粒的粒径在纳米量级，并且经磁性能测试可得磁性颗粒具有超顺磁性，其技术指标达到并超过国内外磁性纳米四氧化三铁性能，为国内各种磁流体的应用提供了基础。 二、 泛, ,所 ,操 磁性 目前,制备磁性Fe3O4纳米颗粒方法的机理已研究得很透彻,归结起来一般分为两种。一是采用二价和三价铁盐,通过一定条件下的反应得到磁性Fe3O4纳米颗粒;另一种则是用三价铁盐,在一定条件下转变为三价的氢氧化物,最后通过烘干、煅烧等手段得到磁性Fe3O4纳米颗 粒。

（一）共沉淀法 沉淀法是在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中,加入适当的沉淀剂,使金属离子均匀沉淀或结晶出来,再将沉淀物脱水或热分解而制得纳米微粉。 （二）溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶方法(Sol-Gel)是日本科学家Sugimoto等于上世纪90年代发展 ,油(OΠ , 对实验设备和制备条件方面的要求相对高一些,因而大多数也只停留在研究阶段。 三、纳米四氧化三铁的应用 当粒子的尺寸降至纳米量级时,由于纳米粒子的小尺寸效应、表面效

应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等的影响,使其具有不同于常规体相材料的特殊的磁性质。这也使其在工业、生物医药等领域有着特殊的应用。（一）生物医药 磁性高分子微球（也称免疫磁性微球）是一种由磁性纳米颗粒和高分子骨架材料制备而成的生物医用材料，其中的高分子材料包括聚苯乙烯、硅烷、聚乙烯、聚丙烯酸、淀粉、葡聚糖、明胶、白蛋白、乙基纤维素等，骨架 .用 能长期稳定的存在，不产生沉淀与分离。目前，磁性流体已经广泛应用于选矿技术、精密研磨、磁性液体阻尼装置、磁性液体密封、磁性液体轴承、磁性液体印刷、磁性液体润滑、磁性液体燃料、磁性液体染料、磁性液体速度传感器和加速度传感器、磁性液体变频器、磁性液体陀螺仪、水下低

导 电 聚 苯 胺 的 化 学 合 成 及 导 电 性 能

导电聚苯胺的化学合成及导电性能 魏渊石圆圆罗亚茹刘正伦 （广州大学化学化工学院化工系） 摘要导电聚苯胺是结构和性能最稳定的导电高分子材料, 有较广泛的应用前景。本实验用化学氧化合成方法，研究了氧化剂种类、用量以及介质酸的浓度等因素对苯胺聚合反应及产物性能的影响，并运用四探针法在电阻率测试仪上完成了PAn的电导率测试。 关键词导电聚苯胺，化学合成，掺杂，电导率 前言传统的有机化合物由于分子间的相互作用弱，一般皆认为是绝缘体。因而过去一直只注重高分子材料的力学性能和化学性能。20世纪50年代初人们发现有些有机物具有半导体性质；60年代末又发现了一些具有特殊晶体结构的电荷转移复合物；70年代初发现了具有一定的导电性的四硫富瓦烯一四睛代对苯醒二甲烷(TTF一TCNQ)。1977年人们发现：聚乙炔化学掺杂后电导率急剧增加，可以达到金属秘的导电性能。此后人们开始关注高分子材料的导电性，逐渐开发出各种导电性高分子材料，如聚乙炔、聚毗咯、聚噬吩和聚苯胺等。直到1984年聚苯胺才被MacDiarmid等人重新开发，他们在酸性条件下制备了高电导率的聚苯胺；1987年，日本桥石公司和精工电子公司联合制得了用聚苯胺为电极制成的钮扣式二次电池作为商品投向市场,使聚苯胺很快成为导电高分子中的研究热点[1]。 本实验采用盐酸进行掺杂，使苯胺氧化聚合为聚苯胺，而且就氧化剂的种类与用量、介质酸的浓度等因素对苯胺聚合产物的产率和导电性能的影响等进行了探究。 其聚合反应历程如0.1所示【2】

图0.1 Radical reaction course of PANI polymerization 聚合反应可以分为三步：链引发、链增长和链终止。首先，苯胺被慢速氧化形成阳离子自由基，苯胺阳离子自由基的形成是决定反应速率主要的一步。接着，这个自由基阳离子可能失去质子或电子，与苯胺单体结合生成一个苯胺的二聚体，这种结合主要是以头尾相连接的方式结合，二聚体一旦形成，就可以被氧化剂迅速的氧化成醒亚胺结构，这是因为它的氧化潜能低于苯胺的氧化潜能。二聚体的形成是反应的关键步骤，接着另一个苯胺单元可能亲核性的进攻被氧化的二聚体形成三聚体，这个过程就像形成的二聚体一样，不需要氧化两个苯胺分子随着氧化单元逐步加到二聚体上，所产生的齐聚物更易被氧化，更易于接受苯胺单体的亲核性进攻。链增长以头一尾结合的方式进行着，一旦这种结构的浓度足够大，它就可能被氧化，并与剩余的苯胺单体反应，直到高分子量的聚合物形成。在链增长阶段，放出大量的热，使反应发生自加速的现象而迅速进行，随后反应迅速进入链终止阶段。这个过程可能会因放热而难以控制，导致分子量分布加宽，聚合物缺陷增多，严重影响产物的电导率。由此可见，低温聚合有利于延缓终止的时间，使分子量较大、分子链较长，而较长的共轭有利于载流子的传输，从而具有较高的电导率。【3】 但本实验研究过程是在室温下进行。 1 实验部分 1.1 原料 过硫酸铵、盐酸等为分析纯试剂；苯胺、重铬酸钾等为化学纯试剂；其中苯胺在使用前蒸馏至完全无色；实验用水为去离子水。 1.2 实验仪器设备 SDY—型数字式电阻率测试仪，BS600L电子天平，DF一1型集热式磁力搅拌器，SHE 一D(III)循环水式真空泵，Z一88电热恒温真空干燥箱，三口烧瓶，冷凝装置，耐酸滤过漏斗，烧杯、容量瓶若干 1.3 聚苯胺(P An) 的合成

磁性纳米氧化铁及其复合粒子的研究进展

磁性纳米氧化铁及其复合粒子的研究进展1 吴叶军，王军，诸越进，姚敏，徐传会，陈杰 宁波大学理学院，浙江宁波（315211） E-mail：wyj-0628@https://www.wendangku.net/doc/9213885449.html, 摘要：纳米氧化铁是一种重要的无机材料，具有优良的性能。磁性纳米氧化铁的复合材料是近几年的研究热点之一。本文介绍了以有机物为先驱体制备磁性纳米氧化铁及以聚合物、二氧化硅为基合成磁性纳米复合材料的研究进展。 关键词：磁性；氧化铁；复合粒子 1．引言 近年来，对纳米材料的研究已引起了多种研究领域的广泛兴起。磁性纳米氧化铁颗粒（FeO，γ-Fe2O3，Fe3O4）已被广泛研究。纳米氧化铁具有良好的耐候性、耐光性、磁性和对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应，是一种重要的无机材料。在催化、功能陶瓷、磁性材料和透明颜料等领域具有重要的应用。通过将磁性纳米颗粒分散在某种基体中制成磁性纳米复合材料可有效防止纳米颗粒间的相互团聚，有效地控制其颗粒尺寸。此外，磁性颗粒镶嵌在不能混合的介质中将导致一些奇异的物理和化学特征。 纳米氧化铁的制备方法有许多，传统方法可分为两大类：湿法和干法。湿法包括水热法、溶胶－凝胶法、微乳液法等；干法主要包括火焰热分解法、气相沉淀法、低温等离子化学气相沉淀法等，并已有不少文献报道了纳米氧化铁的各种制备工艺[1-4]。本文将介绍以有机物为先驱体制备磁性纳米氧化铁的研究进展，以及以聚合物、二氧化硅为基的磁性纳米氧化铁的复合材料的研究进展。 2．纳米氧化铁的制备 纳米氧化铁按晶体结构和组成的不同，可分许多种。FeO、γ-Fe2O3、Fe3O4都是常见的氧化物[5-7]。它们具有明显不同的磁特性。常温下，FeO是反铁磁性的，T c为183K；γ-Fe2O3是亚铁磁性，T c为865K；Fe3O4也是亚铁磁性，T c为849K。 羰基铁、醋酸铁、乙酰丙酮铁、油酸铁等是制备纳米氧化铁的常用的先驱体[8-15]。在这些先驱体中，五羰基铁是使用相对比较频繁的先驱体。以Fe(CO)5为先驱体制备纳米氧化铁可分为两步：Fe(CO)5受热分解，逐步转化为Fe(CO)4，Fe m(CO)n，Fe m(CO)n团聚成核，进一步分解形成无定形的纳米铁颗粒[30]；纳米铁颗粒在氧化剂作用下，形成纳米氧化铁颗粒。不同的Fe(CO)5分散剂、表面活性剂和氧化剂，都影响着纳米粒子的尺寸和形貌[8-10]。 Hyeon等人以辛基醚为表面活性剂，(CH3)3NO为氧化剂，研究了Fe(CO)5在油酸中的分解反应[8]。将Fe(CO)5加到油酸和辛醚的混合溶液中，加热混合物且使之回流，100℃下保持1h。经1h陈化后，混合物颜色由橙色转变为黑色，生成无定形的纳米铁颗粒；冷却到室温后，加入氧化剂(CH3)3NO，在氩气的保护下，混合物在130℃保持2h，颜色变成棕色，纳米铁颗粒被氧化，得到γ-Fe2O3纳米颗粒。通过调节Fe(CO)5和油酸的摩尔比，颗粒尺寸可控制在4nm－16nm之间，颗粒呈六边形，尺寸均匀，结晶性良好（图1）。 Teng等人研究了不同的分散剂对纳米颗粒的影响[9]。采用和Hyeon等相似的方法，以硬脂酸代替油酸，温度控制在200℃，制得的γ-Fe2O3纳米颗粒尺寸非常均匀，粒度为3nm。 1本课题得到宁波自然科学基金（2007A610023）、浙江省教育局科学研究基金（20061635）和浙江中国自然科学基金（Y407267）的资助。

四氧化三铁综述

四氧化三铁纳米的制备应用及表征 摘要：总结了磁性纳米Fe3O4粒子的制备方法，有共沉淀法、超声波沉淀法、水热法、微乳液法、水解法、溶胶- 凝胶法，多元醇法等，并讨论了磁性纳米Fe3O4粒子在磁性液体、生物医学、微波吸附材料磁记录材料、催化剂载体等领域的应用。简述了Fe3O4得表征手段，最后对纳米Fe3O4的研究前景进行了展望。 关键词：四氧化三铁；磁性纳米颗粒；制备；应用；表征 The Preparation and Application of Fe3O4 Magnetic Nano- particles 【Abstract】The chemical preparation methods were summarized including co-precipitation,sol-gel method, microemulsion , hydro-thermal method etc. Based on the recent progress , relative meritsof those methods were analyzed. The application of Fe3O4nano-particles in magnetic fluid , magnetic recording materials , catalytical and microwave materials and medicine were introduced. 【Key Words】Fe3O4; magnetic nanoparticle; preparation; progress Fe3O4磁性纳米颗粒由于具有与生物组织的相容性、与尺寸和形貌有关的电学和磁学性能，且具有好的亲水性、生物兼容性、无毒和高的化学稳定性，所以成为生物磁应用方面的理想材料使其在电子与生物敏感材料，尤其是生物医学领域被人们广泛关注【1】。应用于生物技术的纳米颗粒需要优良的物理、化学以及磁学特性【2】：（1）具有高磁化率，使材料的磁性较强，一般为铁磁性纳米颗粒；（2）颗粒尺寸为6~15 nm（当颗粒直径小于15 nm 时，就变为单磁畴磁体而具有超顺磁性并且饱和磁化强度很高），比表面积高；（3）具备超顺磁性等。另一方面，磁性纳米颗粒表面需要被特种有机物质修饰，才能具有独特的生物医学功能。磁性纳米微粒的制备方法主要有物理方法和化学方法【3-4】。物理方法制备纳米微粒一般采用真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等。但是用物理方法制备的样品一般产品纯度低、颗粒分布不均匀，易被氧化，且很难制备出10nm以下的纳米微粒，所以在工业生产和试验中很少被采纳。化学方法主要有共沉淀法、超声波沉淀法、水热法、微乳液法、水解法、溶胶- 凝胶法，多元醇法等。采用化学方法获得的纳米微粒的粒子一般质量较好，颗粒度较小，操作方法也较为容易, 生产成本也较低, 是目前研究生产中主要采用的方法【5-8】。 1、制备方法 1.1共沉淀法 共沉淀法是在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中, 加入适当的沉淀剂, 使金属离子均匀沉淀或结晶出来, 再将沉淀物脱水或热分解而制得纳米微粉. 共沉淀法是目前最普遍使用的方法, 其反应原理是: Fe2++ Fe3++ 8OH＝＝Fe3O4+ 4H2O 付云芝【9】等采用共沉淀法制备出立方晶系的单分散、小粒径Fe3O4 颗粒。通过控制制备最佳条件为:铁盐溶液浓度为0. 5mol /L，沉淀剂溶液浓度为0. 2mo l/L，Fe2+：Fe3 +：OH- = 1. 00 ：1. 00 ：6. 00, 反应温度为30℃，搅拌速度为1000 r /m in. T. Fried【10】等在80℃氩气保护下将氨水缓慢滴加到FeCl2与FeCl3的混合溶液中得到纳米Fe3O4颗粒, 并使用油酸对其进行包覆，得到了平均粒径为2 nm 的Fe3O4颗粒膜。Yong- kang sun【11】等人采用部分限制共沉淀法，只是向酸化了的磁性纳米悬浮液中通入空气进行氧化的情况下制备了平均粒径为7 ~ 13 nm 的纳米Fe3O4。陈亭汝【12】等在搅拌速度较快的情况下，n ( Fe3+ ) /n( Fe2+ )为1. 8 ：1，熟化温度70℃，熟化时间30min，以氨水作沉淀剂最佳pH值是9左右，可制得

导电聚苯胺的研究进展

导电聚苯胺的研究进展 摘要：导电高分子的出现打破了聚合物仅为绝缘体的传统观念。在众多的导电高分子中，聚苯胺是目前研究进展最快的导电高分子之一。介绍了聚苯胺的结构，性质，合成和掺杂，改性，并对其应用前景作了展望。 关键词：导电高分子；聚苯胺；改性 2000年10月10日瑞典皇家科学院授予美国Alan MacDiamid和Alan Heeger 教授及日本Hideki Shirakawa 教授2000年诺贝尔化学奖，以表彰他们开创了新的研究领域——导电高聚物。导电高聚物的出现不仅打破了聚合物仅为绝缘体的传统观念，而且对高分子物理和高分子化学的理论研究也是一次划时代的事件，为功能材料开辟了一个极具应用前景的崭新领域。最早发现的本征导电高聚物是掺杂聚乙炔（PA），在随后的研究中科研工作者又相继开发了聚吡咯（PPy）、聚对苯（PPP）、聚噻吩（PTh）、聚对苯撑乙烯（PPv）、聚苯胺（PAn）等导电高分子。人们对聚乙炔的研究较早，也最为深入，但由于它的制备条件比较苛刻，且它的抗氧化能力和环境稳定性差，给它的实用化带来了极大困难。在众多导电高分子中，聚苯胺以其良好的热稳定性、化学稳定性和电化学可逆性，优良的电磁微波吸收性能，潜在的溶液和熔融加工性能，原料易得，合成方法简便，还有独特的掺杂现象等特性，成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一。 1 聚苯胺的结构 聚苯胺是典型的导电聚合物，常温下一般呈不规则的粉末状态，具有较低的结晶度和分子取向度。与其它导电高聚物一样，它也是共轭高分子，在高分子主链上形成一个电子离域很大的p-π共轭。1987 年，MacDiarmid[1]提出了后来被广泛接受的苯式-醌式结构单元共存的模型，两种结构单元通过氧化还原反应相互转化。即本征态聚苯胺由还原单元： 和氧化单元： 构成,其结构为： 其中y值用于表征聚苯胺的氧化还原程度，不同的y 值对应于不同的结构、组分和颜色及电导率，完全还原型( y = 1) 和完全氧化型( y = 0) 都为绝缘体。在0 < y < 1 的任一状态都能通过质子酸掺杂，从绝缘体变为导体，仅当y = 0.5 时，其电导率为最大。y值大小受聚合时氧化剂种类、浓度等条件影响，与其它导电高聚物相比，聚苯胺的结构具有如下特点：

纳米四氧化三铁制备及其性质研究

纳米四氧化三铁制备及其性质研究 摘要：四氧化三铁是一种具有反尖晶石结构的铁氧体，由于其具有独特的物理、化学性质， 已经引起众多专家学者的关注。纳米四氧化三铁具有超顺磁性、小尺寸效应、量子隧道效应等使其能够区别于一般的四氧化三铁。目前在国内外，磁性纳米四氧化三铁已经在催化剂、造影成像、靶向给药、药物载体、DNA检测等应用领域表现出良好的应用前景。尤其随着纳米技术与高分子工程的快速发展，磁性纳米四氧化三铁在细胞分离、蛋白质分离、生物传感器、重金属吸附等领域越来越受到研究者的重视。同时，合成粒径小、分布窄且具有优良磁性、表面性能稳定、具有生物相容性安全的磁性纳米四氧化三铁也是各专家、学者研究的热点之一。 关键词：纳米四氧化三铁；磁性；合成 近年来，有关磁性纳米粒子的制备方法与性质备受关注。然而，由于磁性纳米粒子之间的作用力，如范德华力以及磁力作用，纳米四氧化三铁粒子极易发生团聚，使得比表面积降低，同时减弱了反应活性。通过添加高分子聚合物或表面活性剂对粒子表面进行改性，可以获得稳定分散的磁性纳米粒子，从而有效克服上述缺点。 1.实验部分 1.1 实验原理 化学共沉淀法是指在包含两种或两种以上金属阳离子的可溶性溶液中，加入适当沉淀剂，将金属离子均匀沉淀或结晶出来。具体反应方程式：Fe2+ +2Fe3+ +8OH-==Fe3O4 +4H2O.通常是把FeⅡ和FeⅢ的硫酸盐或氯化物溶液一物质的量比2比3的比例混合后，用过量的氨水或氢氧化钠在一定温度和pH下，高速搅拌进行沉淀反应，然后将沉淀过滤、洗涤、烘干，制得纳米四氧化三铁。 1.2仪器与试剂 三颈瓶，pH计，高速离心机，恒温水浴箱，真空干燥箱，紫外可见分光光度计，X射线衍射仪等 四水合氯化亚铁，六水合氯化铁，乙醇，十二烷基苯磺酸钠，油酸，氢氧化钠，盐酸等。1.3实验步骤 室温下，将四水合氯化亚铁和六水合氯化铁按物质的量比为1比2的比例混合放入三颈瓶中，加入200mL去离子水，然后加入一定量表面活性剂和油酸。高速搅拌下，向溶液中缓慢滴加0.1mol/L氢氧化钠溶液，至pH>11,继续搅拌1h使反应完全。反应结束后用磁铁进行固液分离，再用去离子水反复冲洗至中性，以除去多余电解质。在60℃下真空干燥24h. 1.5样品检验 相关资料

磁性氧化铁纳米颗粒及其磁共振成像应用_乔瑞瑞

磁性氧化铁纳米颗粒及其磁共振成像应用 乔瑞瑞, 贾巧娟, 曾剑峰, 高明远 中国科学院化学研究所，北京100190收稿日期：2010-11-26；接受日期：2011-02-18 基金项目：“973”计划项目(2011CB935800),国家自然科学基金项目(21003135，81090271，20820102035)通讯作者：高明远，电话：(010)62625212，E-mail ：gaomy@https://www.wendangku.net/doc/9213885449.html, 摘要：磁性氧化铁纳米颗粒在磁共振成像方面的应用，已经在全世界范围内得到了广泛的关注，相关研究也被各国科学家高度重视。目前，磁性氧化铁纳米颗粒正在从早期的基于被动识别的肝部磁共振造影，快速转向基于主动识别的磁共振分子影像应用。本文将围绕磁性氧化铁纳米颗粒的生物体内应用，着重介绍磁性纳米颗粒的制备及其在疾病诊断，尤其是在肿瘤早期影像诊断方面的研究进展。 关键词：磁性氧化铁纳米颗粒；磁共振；分子影像探针；肿瘤中图分类号：R1,O69 DOI ：10.3724/SP.J.1260.2011.00272 引言 随着纳米科学的发展，纳米材料在生物检测、疾病诊断及疾病治疗等方面均展示出了 广阔的应用前景[1]。在众多的纳米材料中，磁性纳米颗粒(magnetic nanoparticles ，MNPs )以其超顺磁特性在磁共振成像(magnetic resonance imaging ，MRI )中表现出独特的造影剂(contrast agent )功能。配合以良好的生物安全性、表面可修饰性及其特殊的体内行为，磁性纳米颗粒在生物体内的应用方面展现出巨大的应用价值，并已经成为在生物医学中得到实际应用的最成功的纳米材料之一[2～7]。 到目前为止，全世界有多家公司企业参与了氧化铁纳米颗粒造影剂的研制与开发，并且已有多种商品化产品上市[2,4,6,7]。例如，Advanced Magnetics 公司(Cambridge ，MA ，USA )在大量的临床数据基础之上，率先推出了基于磁性氧化铁纳米材料的药物GastroMark 誖(ferumoxsil ，口服肠胃制剂)，并于1993年在欧洲获得批准上市；1996年，“美国食品药物管理局”(US Food and Drug Administration,FDA )批准了该公司用于肝部造影的静脉注射制剂Feridex 誖(中文译名菲力磁誖)；2000年，先灵公司用于肝部造影的Resovist 誖(ferucarbotran )在欧洲获得批准上市[8]；随后又出现了淋巴造影剂Combidex 誖(Sinerem 誖)。目前，以磁性纳米颗粒为基础，已经形成了近10种处于不同临床阶段的产品[7](详见表1)。上述产品除了在临床上用于肝部损伤、节结和肿瘤磁共振影像诊断[9~11]及肿瘤的淋巴转移成像外[12]，还被用于血池成像[13]。然而，磁性氧化铁纳米颗粒的上述应用，基本上是通过组织、器官对纳米材料的摄取来实现的，属于被动靶向模式。 生物物理学报2011年4月第27卷第4期:ACTA BIOPHYSICA SINICA Vol.27No.4Apr.2011:272-288 272-288 272

纳米四氧化三铁

纳米四氧化三铁 简介 四氧化三铁是一种常用的磁性材料，又称氧化铁黑,呈黑色或灰蓝色。四氧化三铁是一种铁酸盐，即Fe2+Fe3+（Fe3+O4）（即FeFe（FeO4）前面2+和3+代表铁的价态）。在Fe3O4里，铁显两种价态，一个铁原子显+2价，两个铁原子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO-Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。化学式：Fe3O4，分子量231.54，硬度很大，具有磁性，可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。逆尖晶石型、立方晶系，密度 5.18g/cm3。熔点1867.5K(1594.5℃)。它不溶于水，也不能与水反应。与酸反应，不溶于碱，也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 在外磁场下能够定向移动，粒径在一定范围之内具有超顺磁性，以及在外加交变电磁场作用下能产生热量等特性，其化学性能稳定，因而用途相当广泛。 纳米四氧化三铁置于介质中，采用胶溶化法和添加改性剂及分散剂的方法，通过在颗粒表面形成吸附双电层结构阻止纳米粒子团聚，制备稳定分散的水基和有机基纳米磁性液体。制备的磁性液体2～12个月都能很好的分散着，磁性液体中颗粒平均粒径为16～35nm之间。 通过大量实验，确定了最佳的工艺配方和工艺路线，工艺简单安全，能耗低，并保持了磁性颗粒的粒径在纳米量级，并且经磁性能测试可得磁性颗粒具有超顺磁性，其技术指标达到并超过国内外磁性纳米四氧化三铁性能，为国内各种磁流体的应用提供了基础。 制备方法 1、水热法制备纳米四氧化三铁（2012年） 聚乙二醇6000包被的四氧化三铁颗粒，采用X射线衍射法分析其构，用扫描电镜测量其直径及分布，用振动样品磁强计检测磁学参数。结果所 得样品为四氧化三铁晶体，粒径为200 nm，质量饱和磁场强度为79.8 em u／g Fe。结论：制备的样品粒径均一，分散性好，超顺磁性，水溶性好，可用于物理化学溶栓。 2、卟啉一磁性四氧化三铁纳米粒子的制备（2014年） 直接键合成法：卟啉与四氧化三铁纳米粒子表面直接形成化学键的制备方法。要求卟啉与四氧化三铁纳米粒子成键单元，如中心金属原子、羟基等。 用一锅高温合成法合成了单分散的油胺包覆四氧化三铁纳米粒子，在DMF 溶液中，原卟啉IX与多巴胺的偶联反应制备了连有多巴胺的原卟啉（PPD）,然后与四氧化三铁纳米粒子在甲醇中混合得到卟啉PPD，然后与四氧化三铁纳米粒子在甲醇中混合得到卟啉PPD包覆的四氧化三铁纳米粒子 (PPDNP)，其中粒度单一（＜7nm），具有清晰的晶格和高的结晶度，在室温有明确的超顺磁性行为。

(生物科技行业类)纳米磁性颗粒分类和选用

纳米磁性颗粒分类和选用（Ademtech） （Carboxyl-Adembeads） Ademtech 是法国一家研究并生产适用于体外诊断和生命科学领域的超顺磁性纳 米微粒(superparamagnetic nanoparticles)。在物理化学、多聚体化学、免疫学、细胞生物学以及病毒学多学科互补技术紧密结合的基础上，Ademtech公司研发了具有独特性状的纳米材料供世界高科技领域选用。Ademtech 提供的高质量多用途纳米磁性颗粒可使您应用于各个相关领域中用新技术进行蛋白磁性分离。 磁粒分类及应用 : 标准磁粒 : ?羧基纳米磁性颗粒（Carboxylic-Adembeads）: 磁性直径包括200和300 nm两种,和蛋白,寡核苷酸及其它生物靶分子进 行高效偶联,表面羧酸功能基团活化 ?氨基纳米磁性颗粒（Amino-Adembeads）: 磁性直径包括200和300 nm两种,和蛋白,寡核苷酸及其它生物靶分子进 行高效偶联,表面氨基功能基团活化 主要磁粒 : ?羧酸纳米磁性颗粒（MasterBeads Carboxylic Acid）: 磁粒直径500nm和蛋白,寡核苷酸及其它生物靶分子进行高效偶联,表面氨 基功能基团活化 ?链霉亲和素磁性颗粒（MasterBeads Streptavidin） : 磁粒直径500nm,用来进行磁性分离或纯化生物素化的蛋白及核酸生物磁粒 : ?生物磁性颗粒蛋白A ( Bio-Adembeads Protein A) : ?适于小规模免疫球蛋白提取和免疫沉淀 ?开始样本可以是唾液, 血浆, 腹水和组织培养液或杂交瘤上清液 ?磁性技术产生一高特异性 (= 无色谱柱, 无离心) ?快速步骤 (<1小时) ?重组蛋白形式的蛋白A 不伴有白蛋白结合部位, 减少了共同纯化污染蛋 白, 只有Fc 片断结合部位存在 ?适用于大量免疫沉淀: 至 100/ ml ?生物磁性颗粒蛋白G ( Bio-Adembeads Protein G) : ?适于小规模免疫球蛋白提取和免疫沉淀 ?开始样本可以是唾液, 血浆, 腹水和组织培养液或杂交瘤上清液 ?磁性技术产生一高特异性 (= 无色谱柱, 无离心) ?快速步骤 (<1小时) ?重组蛋白形式的蛋白G无白蛋白结合部位和Fab结合和部位. ?适用于大量免疫沉淀: 至 100/ ml ?生物链霉亲合素纳米磁性颗粒:(Bio-Adembeads Streptavidin) 与重组蛋白形式的链霉亲合素相连接，作为多种应用的方便工具 : 免疫测定, 蛋白提纯, 细胞筛选, 或分子生物提纯 (如 mRNA 分离) 等. 细胞磁粒 ?人CD4+细胞磁性颗粒 (Human CD4+ Cell-Adembeads) :

导电聚苯胺的特性及进展

导电聚苯胺的特性及 进展 院（部、中心）材料科学与工程 专业材料科学与工程 课程名称高分子材料进展

导电聚苯胺的特性及进展 摘要：导电聚苯胺是极有前途的导电聚合物,它能够广泛地应用于二次电池、金属的防腐、电致发光器件的电极修饰等方面。本文根据文献资料参考从其结构特性、在可溶性、复合材料及纳米粒子上的研究进展及其应用前景做整理描述。关键词：导电高分子，聚苯胺，掺杂，纳米粒子 引言： 在20世纪中发展起来的功能高分子中,导电高分子是最突出的代表之一。20世纪70年代以前,人们一直将高分子材料作为绝缘材料来使用,从来没有导电高分子的概念美国的MacDiarmid在参观日本东京大学时,看到白川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜具有奇特的金属光泽,惊叹这可能就是他和Heeger等多年寻求的有机导电高分子,于是邀请白川到他的实验室进行合作研究。他们根据研究硫氮聚合物(SN)n的经验,用I2和ASF5掺杂聚乙炔,发现经过掺杂的聚乙炔,导电率增加了10~12个数量级,达到103Scm的水平,接近于金属导体,并于1977年报道了这一结果。这一发现,突破了高分子是绝缘体的传统观念,立即在科学界和技术界产生了巨大的影响和冲击。理论物理学家从Pierls相变的理论出发,进行量子力学计算,计算出反式聚乙炔中长短键长的差约002nm,由此长短键交替所形成的导带和价带之间的间隙宽度是14eV,与试验观测值一致。进而提出了包括孤子、极化子、双极化子等内容的聚乙炔导电的SSH理论。实验物理学家进行了聚乙炔的一系列光谱、结构和光、电、磁学测量,验证了理论物理学家的理论结果,同时发现了当时的理论和模型尚不能解释的新现象。高分子化学家和材料学家则不断改进合成技术,提高聚合物的性能,使聚乙炔的导电率达到105Scm量级,可以和金属铜相媲美。在短短的20多年中,相继合成出了数十种导电高分子,并对它们的光、电、磁性能进行了系统深入的研究,许多新的科学现象和原理被揭示出来,导电高分子在若干高新技术领域的应用已经实现,或正在蕴育之中。正是由于Heeger、MacDiarmid和白川英澍对导电高分子领域的开创性贡献,他们被授予2000年的Nobel化学奖。后来人们陆续开发了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电高分子材料。在众多的高分子材料中,聚苯胺有原料易得、合成简单、耐高温及抗氧化性能良好等优点,很快成为导电高分子研究的热点之一。 聚苯胺除了具有其他导电高聚物共有的性质外,还有独特的掺杂机制、良好

导电高分子材料聚苯胺

导电高分子材料聚苯胺（PAn）的研究进展 摘要：本文主要结合导电高分子材料聚苯胺（PAn）目前现状,综述了聚苯胺的结构、特性、合成方法、用途。指出了聚苯胺的发展方向和前景. 关键词：性质、应用、合成方法、发展 引言 聚笨胺（olyaniline）即导电塑料，是一种高分子合成材料。它是一类特种功能材料，有塑料的性质——密度和可加工性，又具有金属的导电性，还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能，在生活中有许多应用。 1聚苯胺的性质 聚苯胺的主链上含有交替的苯环和氮原子，是一种稳定性较好的导电高分子材料，而且它的实际应用前景很广阔。它具有优良的环境稳定性，是一种具有金属光泽的粉末。聚苯胺是典型的高分子半导体，本身导电性很差（纯的聚苯胺不导电），需要掺杂以后才能提高导电性。聚苯胺能被氧化，最终是白色。 1.1聚苯胺的结构 1.2 聚苯胺的性质 （1）导电性

聚苯胺本身的导电性差，需要掺杂以后才能提高电性，它是典型的高分子半导体。聚苯胺的导电性受很多因素的影响，除了分子链本身的结构外，还有PH值和温度等等。 导电性是聚苯胺的一个非常重要的特性，完全还原的聚苯胺是白色，不导电；再经氧化掺杂后显蓝色，不导电（如果完全氧化则不能导电）；再经酸掺杂后显绿色，导电。 PH值与聚苯胺导电率的依赖关系：当PH>4时，导电率与PH值无关，呈绝缘体性质；当2