第6期 季业等：超声乳化法制备纳米F,0,磁性颗粒及壳聚糖表面改性 ·753· 性提高.对比图2(b)和图2(c)制备磁性颗粒的形 的增加，壳聚糖包覆层加厚，导致颗粒变大.超声 貌可以发现，当Fe2+1Fe3+和壳聚糖用量一定时，超 7.5min获得的磁流体分散性较超声10min更好，颗 声时间不同，得到的磁流体的形貌不同.随着时间 粒也更为细小 a 50m 50 nm Ic 50 nm 图2fe04磁性颗粒的TEM像.(a)Fe2+/Fe3·=1:1.5,T=70℃，未进行表面改性：(b)Fe2/Fe3+=1:1.5,壳聚糖溶液体积 占Fe304溶液总体积50%，t=7.5min:(c)fe2+1Fe3+=1:1.5,壳聚糖溶液体积占Fe04溶液总体积50%，t=10min Fig.2 TEM images of Fe0 magnetic nanoparticles:(a)Fe2*/Fe3+=1:1.5,T=70C,without chitosan:(b)Fe2*/Fe3+=1:1.5, the volume of the chitosan solution is 50%as large as the total volume of the Fe0 solution,t=7.5 min:(c)Fe2/Fe+=1:1.5,the volume of the chitosan solution is 50%as large as the total volume of the Fe0 solution,t=10 min 2.3Fe,0,磁性颗粒的磁性能 表1不同处理条件磁流体粒子的磁性能 图3为由VSM测定所制备的Fe,O,磁性颗粒 Table 1 Magnetic properties of Fe particles under different process- 在未包覆壳聚糖与包覆了壳聚糖时的磁滞回线图. ing conditions 比饱和磁化强度/剩余磁化强度/ 矫顽力/ 由图可知，未包覆的纳米Fe,O,磁性颗粒的饱和磁 处理条件 (A.m2.kg-1) (A.m2.kg-1) (kA.m-1) 化强度达到79.55A·m2·kg-,较块状Fe304的饱 未包覆 79.55 2.2970 1.1937 和磁化强度90A·m2·kg1稍低，其原因在于超声 包覆后 59.91 0.8296 0.3183 乳化法制备的颗粒有部分水合形态存在.此外，包 覆壳聚糖的Fe,0,颗粒的饱和磁化强度虽有降低， 2.4不同Fe2+/Fe3+摩尔比对Fe,0,磁流体磁性 但仍有较高磁性.磁性降低的原因是壳聚糖改性 能的影响 后的表面层与表面活性剂形成化学键，使表面层 图4是壳聚糖溶液体积占Fe,O,溶液总体积的 失去铁磁性.由表1的测试结果可知，两个样品的 50%和超声时间t=5min时，Fe2+/Fe3+摩尔比分别 矫顽力均接近零.由于本实验方法和条件的限制， 为1：1.2、1：1.5和1：1.8时Fe30,颗粒的磁滞回线 制备的Fe30,颗粒部分粒子大于10nm,故矫顽力 图.从图中可以看出Fe2+/Fe3+摩尔比对磁流体磁 不为零，但经过表面改性的Fe30,颗粒矫顽力明显 性能产生一定的影响.由表2可知，当Fe2+/Fe3+= 降低 1:1.5时，磁性粒子的比饱和磁化强度最高，矫顽力第 6 期 季 业等: 超声乳化法制备纳米 Fe3O4 磁性颗粒及壳聚糖表面改性 性提高． 对比图 2( b) 和图 2( c) 制备磁性颗粒的形 貌可以发现，当 Fe 2 + /Fe 3 + 和壳聚糖用量一定时，超 声时间不同，得到的磁流体的形貌不同． 随着时间 的增加，壳聚糖包覆层加厚，导致颗粒变大． 超声 7. 5 min 获得的磁流体分散性较超声 10 min 更好，颗 粒也更为细小． 图 2 Fe3O4 磁性颗粒的 TEM 像 . ( a) Fe2 + /Fe3 + = 1∶ 1. 5，T = 70 ℃，未进行表面改性; ( b) Fe2 + /Fe3 + = 1∶ 1. 5，壳聚糖溶液体积 占 Fe3O4 溶液总体积 50% ，t = 7. 5 min; ( c) Fe2 + /Fe3 + = 1∶ 1. 5，壳聚糖溶液体积占 Fe3O4 溶液总体积 50% ，t = 10 min Fig． 2 TEM images of Fe3O4 magnetic nanoparticles: ( a) Fe2 + /Fe3 + = 1∶ 1. 5，T = 70℃，without chitosan; ( b) Fe2 + /Fe3 + = 1∶ 1. 5， the volume of the chitosan solution is 50% as large as the total volume of the Fe3O4 solution，t = 7. 5 min; ( c) Fe2 + /Fe3 + = 1∶ 1. 5，the volume of the chitosan solution is 50% as large as the total volume of the Fe3O4 solution，t = 10 min 2. 3 Fe3O4 磁性颗粒的磁性能 图 3 为由 VSM 测定所制备的 Fe3O4 磁性颗粒 在未包覆壳聚糖与包覆了壳聚糖时的磁滞回线图． 由图可知，未包覆的纳米 Fe3O4 磁性颗粒的饱和磁 化强度达到 79. 55 A·m2 ·kg － 1 ，较块状 Fe3O4 的饱 和磁化强度 90 A·m2 ·kg － 1 稍低，其原因在于超声 乳化法制备的颗粒有部分水合形态存在． 此外，包 覆壳聚糖的 Fe3O4 颗粒的饱和磁化强度虽有降低， 但仍有较高磁性． 磁性降低的原因是壳聚糖改性 后的表面层与表面活性剂形成化学键，使表面层 失去铁磁性． 由表 1 的测试结果可知，两个样品的 矫顽力均接近零． 由于本实验方法和条件的限制， 制备的 Fe3O4 颗粒部分粒子大于 10 nm，故矫顽力 不为零，但经过表面改性的 Fe3O4 颗粒矫顽力明显 降低． 表 1 不同处理条件磁流体粒子的磁性能 Table 1 Magnetic properties of Fe3O4 particles under different process￾ing conditions 处理条件 比饱和磁化强度/ ( A·m2 ·kg － 1 ) 剩余磁化强度/ ( A·m2 ·kg － 1 ) 矫顽力/ ( kA·m － 1 ) 未包覆 79. 55 2. 297 0 1. 193 7 包覆后 59. 91 0. 829 6 0. 318 3 2. 4 不同 Fe 2 + /Fe 3 + 摩尔比对 Fe3O4 磁流体磁性 能的影响 图 4 是壳聚糖溶液体积占 Fe3O4 溶液总体积的 50% 和超声时间t = 5 min 时，Fe 2 + /Fe 3 + 摩尔比分别 为 1∶ 1. 2、1∶ 1. 5 和 1∶ 1. 8 时 Fe3O4 颗粒的磁滞回线 图． 从图中可以看出 Fe 2 + /Fe 3 + 摩尔比对磁流体磁 性能产生一定的影响． 由表 2 可知，当 Fe 2 + /Fe 3 + = 1∶ 1. 5 时，磁性粒子的比饱和磁化强度最高，矫顽力 ·753·