[发明专利]一种具有强磁光效应胶体的制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有强磁光效应的胶体制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

胶体为纳米微粒稳定地悬浮于基液中的液态物质。具有磁光效应的胶体可用做传感、光调制、光开关等方面。现有的具有磁光效应的胶体主要为强磁性的纳米微粒分散于一定基液中形成的称之为“磁性液体”的胶体。磁性液体的磁光效应不是来自于单个微粒的性质，而是来自于强磁性的纳米微粒在磁场作用下形成的微粒链结构，其磁光响应时间在秒的数量级。α-FeOOH纳米微粒具有弱固有磁矩，并且其介电常数是各向异性的。这种纳米微粒可等效于带有磁矩的介电椭球，称之为磁介电椭球。在磁场作用下，胶体中的磁介电椭球会趋于磁场方向，从而使由这样的纳米微粒合成的胶体呈现磁光效应。这种磁光效应来自于微粒的磁性质与介电性质的耦合特性，具有比磁性液体更灵敏、响应时间更短、重复性更好的磁光效应。

发明内容

本发明提出一种α-FeOOH纳米微粒胶体的制备方法，这种胶体具有比通常由强磁性纳米微粒构成的磁性液体更强的磁光效应。

本发明的技术方案如下：

一种具有强磁光效应的α-FeOOH胶体的制备方法，其步骤如下：

第一步分散相制备

制备α-FeOOH纳米微粒，再经Fe(NO₃)₃溶液处理后得到适用于合成α-FeOOH胶体的分散相。

具体方法如下：以Fe(NO₃)₃为原料配置成0.10M ~ 1.00M浓度的Fe(NO₃)₃水溶液，按α-FeOOH微粒沉淀物与Fe(NO₃)₃溶液体积比为1:2 ~ 1:20选取Fe(NO₃)₃溶液，将Fe(NO₃)₃溶液加热至沸腾，然后将α-FeOOH微粒沉淀加入其中，再沸腾30分钟后从加热炉上取下，自然冷却至室温；然后用丙酮脱水，最后干燥。

第二步分散介质的制备

配置适当浓度的HNO₃水溶液作为分散介质。HNO₃水溶液的浓度由下式确定

                     (1)

式中Z_b为分散介质中的酸根离子的化合价；为分散相的密度，以g/cm³为单位；M_ws为分散相的分子量；Q范围为0.05-0.10；φ_v为分散相的体积分数，其定义为    

                   (2)

第三步胶体的合成

按照一定比例，将作为分散相的α-FeOOH纳米微粒与作为分散介质的HNO₃水溶液充分搅拌混合，通过摇床摇动，然后静置24小时。

第四步胶体的优化

将第三步合成得到的α-FeOOH胶体通过高速离心机进行优化处理，除去胶体中的微粒团聚体。离心机转速为2000~6000转/分，离心时间为5~10分钟。

本发明方法简单，所制得胶体具有比通常由强磁性纳米微粒构成的磁性液体更强的磁光效应。

附图说明

图1 实施例1中优化处理前的α-FeOOH胶体微粒的透射电子显微镜（TEM）图像；

图2 实施例1中优化处理后的α-FeOOH胶体微粒的透射电子显微镜（TEM）图像。

图3 实施例1所制备的α-FeOOH胶体与CoFe₂O₄磁性液体的场致光透射率变化的比较。实验条件为入射激光的光矢量垂直于磁场；在50s时加上磁场（H=400kA/4πm），100s时断掉磁场。

图4 实施例2所制备α-FeOOH胶体与-Fe₂O₃磁性液体的场致圆偏振光透射强度分布的比较。图中为检偏器与磁场的夹角，磁场强。

具体实施方式

实施例1

第一步分散相的制备

A、α-FeOOH纳米微粒的制备