[发明专利]一种魔芋基质的磁性材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性材料的制备方法，属于功能无机材料领域，也属于纳米科学技术领域。

背景技术

魔芋，别名蒟蒻、蒟芋、麻芋子，属天南星科多年生草本植物。全世界已知的有130种，其中，我国是世界上最主要的魔芋生产国之一。魔芋属的一些种类块茎富含魔芋多糖，尤其是白魔芋、花魔芋品种含量高达50-65％。魔芋多糖又称魔芋葡甘聚糖(konjacglucomannan，简称KGM)，是由众多的甘露糖和葡萄糖，以β-1，4-糖苷键连接起来的线性高分子化合物，葡萄糖和甘露糖的分子比为1∶1.5-1.7，分子量可高达10⁶道尔顿，黏度特高，溶于水，在水中膨胀度特大，具有特定的生物活性。由于魔芋葡甘聚糖具有水溶、持水增稠、稳定、悬浮、胶凝、粘接、成膜等多种独特的理化性质而使它具有广泛的应用和开发价值，魔芋独特的物理化学特性，尤其是其独特的成膜性和流变学特性使得它在模板法合成纳米材料及合成具有独特功能的膜材料领域具有一定应用潜力。

FeNi合金磁性纳米材料因具有高饱和磁化强度、高居里温度、低矫顽力、高磁导率和低磁各向异性常数等独特的软磁材料性能从而倍受人们的关注。以魔芋为基质合成FeNi磁性纳米粒子或磁流体，魔芋独特的结构和化学物理特性在控制纳米粒子形貌上具有重要研究价值，目前，对于以魔芋为模板合成纳米材料的研究较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种魔芋基质的磁性材料的制备方法，该制备方法安全、简单。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种魔芋基质的磁性材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)FeNi磁性纳米粒子的制备：按亚铁盐和镍盐∶魔芋∶水∶强还原剂的配比＝2～20mmol∶0.05～1.0g∶50mL∶1.0g～21.0g，其中亚铁盐占亚铁盐和镍盐总摩尔数的摩尔百分比为10％～90％；选取亚铁盐、镍盐、魔芋、水和强还原剂；

将亚铁盐、镍盐、魔芋和水混合搅拌分散20～60分钟，于25～90℃加强还原剂在碱性条件下(pH值9～13)搅拌反应5～60分钟，冷至室温，分别用水、无水乙醇进行磁选分离清洗，室温下真空干燥，得到以魔芋为模板合成的FeNi磁性纳米粒子；

2)将FeNi磁性纳米粒子和魔芋加入到水中，得到混合液；混合液中FeNi磁性纳米粒子的质量浓度为0.3～3.0wt％，混合液中魔芋的质量浓度为5.0～25.0wt％；将混合液于40～90℃搅拌30～120分钟，冷至室温后倒入模具，转入烘箱中在25～90℃条件下干燥6～24小时，得到一种魔芋基质的磁性材料；

所述的亚铁盐为FeCl₂、FeSO₄、Fe(NO₃)₂、FeCl₂的含水化合物、FeSO₄的含水化合物或 Fe(NO₃)₂的含水化合物；

所述的镍盐为NiCl₂、NiSO₄、Ni(NO₃)₂、NiCl₂的含水化合物、NiSO₄的含水化合物或Ni(NO₃)₂的含水化合物；

所述强还原剂为水合肼、硼氢化钠或次亚磷酸钠。

所述搅拌的搅拌速度为100～1000转/分钟。

碱性条件为用碱调节pH值为9～13。碱为NaOH或KOH等。

本发明的有益效果是：魔芋作为一种线性高分子聚多糖，其结构特点和物理化学特性决定其为一种理想的模板剂，以魔芋为模板合成纳米材料可解决纳米颗粒尺寸、形貌可控和分散稳定等问题；同时，以魔芋为基质，合成出一种魔芋基质的FeNi磁性材料，这种材料由于魔芋的存在可形成稳定的磁流体。所合成魔芋基质磁流体(即以魔芋为模板合成的FeNi磁性纳米粒子)分散稳定，不易沉降，通过清洗后所得的FeNi磁性纳米材料大多为球形纳米粒子，粒径大小约50～100nm，分散良好，FeNi磁性纳米粒子饱和磁化强度高，矫顽力较小，体现出了良好的软磁材料特性；所合成的魔芋基质的磁性膜材料，表面为片状结构，且其具有磁性。本发明制备工艺安全、简单有效、符合环保要求。

所合成的魔芋基质的磁性材料可望广泛应用于磁流体、电磁屏蔽、磁催化、磁记录、巨磁电阻材料以及生物医学等领域。

附图说明

图1为实施例1所得到的FeNi磁性纳米粒子的FESEM图。