[发明专利]一锅法制备纳米水基磁流体

说明书

技术领域

本发明涉及磁流体制备领域，具体涉及一锅法制备纳米水基磁流体。

背景技术

磁流体是纳米磁性金属氧化物颗粒分散于液相中而形成的一种稳定的胶体溶液，在磁场作用下可有效地富集、分离、回收和再利用，在生物医学、环境保护、生物工程、分离工程、酶工程、细胞学、材料学等众多领域有着广泛的应用。

近年来，关于水基磁流体的研究开始受到重视，申请/授权的专利数量也呈上升趋势。目前，已报道的专利有：“一种磁性高分子纳米球的制备方法（申请号：201510519186.6）”、“一种单分散水溶性四氧化三铁纳米颗粒（专利号：ZL201410339561.4）”、“一种四氧化三铁磁流体的制备方法(专利号：ZL201310228531.1)”、“一种多聚氨基酸包覆的纳米磁流体复合材料及其制备方法（专利号：ZL201210343104.3）”、“一种生物医学用超顺磁性复合微球的制备方法（专利号：ZL201210157011.1）”、“一种磁流体的制备方法（申请号：201310501024.0）”、“一种磁流体的制备方法（申请号：201010588116.3）”、“一种水基四氧化三铁磁性流体的制备方法（专利号：ZL201010514883.X）”、“磁流体的制备方法和磁性壳聚糖微球的制备方法（专利号：ZL200710195789.0）”、“一种生物相容性水基磁流体的制备方法（专利号：ZL200710047542.4）”，等。发表的论文有：“Fe3O4水基磁流体的合成及其在油田污水处理中的应用（姜翠玉，等）”、“β-环糊精/Fe3O4水基磁流体的制备表征及其对中性红的吸附行为（黄丽珍，等）”、“L-谷氨酸包覆四氧化三铁水基磁流体的制备（黄秋霞）”等。

其制备思路都是先合成纳米Fe3O4沉淀，然后分离纯化，并将纯化后的纳米Fe3O4颗粒与分散剂、稳定剂等混合，经过超声、研磨等后续处理进行重新分散，制备磁流体，工艺繁琐、流程复杂，且所得的磁流体粒径不均匀、性能不稳定。

发明内容

本发明意在提供一锅法制备纳米水基磁流体，以解决现有的磁流体制备工艺中要生成纳米Fe3O4沉淀，且工艺复杂的问题。

本方案中的一锅法制备纳米水基磁流体，包括以下几个步骤：

1）配置含分散剂、铁盐和亚铁盐的混合溶液：将分散剂加入到无氧蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，依次加入铁盐和亚铁盐，继续搅拌至完全溶解；

2）配置沉淀剂溶液：称取沉淀剂，加入到无氧蒸馏水中，搅拌至完全溶解；

3）制备水基磁流体：在30~90℃下，将沉淀剂溶液加入到含分散剂、铁盐和亚铁盐的混合溶液中，反应结束后经纯化、定容，即可得到水基磁流体。

本方案的工作原理：

将分散剂最先加入到无氧蒸馏水中，主要是利用了分散剂的属性（是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂）；而传统的制备方法在制备过程中之所以会产生纳米Fe3O4沉淀，是因为铁盐和亚铁盐与沉淀剂反应生成Fe3O4，由于布朗运动的存在，生成的Fe3O4粒子相互碰撞，形成不溶于水的纳米Fe3O4沉淀；而分散剂的率先加入后，增加了反应体系的黏度，降低了粒子间碰撞的概率；同时，反应生成的Fe3O4会被分散剂所包裹，而分散剂自身带有同种电荷，彼此间相互排斥，进而防止了纳米Fe3O4沉淀的生成。由于没有了纳米Fe3O4沉淀的生成，故传统工艺中的超声、研磨等后续工序就不需要，缩短了工艺流程。

本方案的有益效果：

1）传统的磁流体制备都是先合成纳米Fe3O4沉淀，然后加入分散剂等后续处理进行重新分散，制备磁流体；而本发明采用的一锅法直接制备出水基磁流体，与上述制备方法相比，在制备过程中避免了纳米Fe3O4沉淀的合成、重新分散等操作步骤，简化了制备工艺。

2）分散剂加入的时间不同：传统的制备方法中，先使用共沉淀法制备纳米Fe3O4颗粒后再加入氨基酸修饰纳米Fe3O4颗粒，制备磁流体；而本发明再一开始就将分散剂加入到水中，可以在一开始就起到分散作用，防止了纳米Fe3O4合成过程中因粒子相互碰撞形成大的团聚体与沉淀。

本发明采用的一锅法直接制备出水基磁流体，与传统的水基磁流体制备方法相比，在制备过程中避免了纳米Fe3O4沉淀的合成、分离、纯化、重新分散等后续操作，大大简化了制备工艺，降低生产成本，便于工业化生产。