1、毕业设计开题报告 化学工程与工艺 狭道式撞击流反应器合成纳米磁流体的研究 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 现在纳米材料的定义似乎越来越宽 ,一般来说 ,是指尺度在 100 nm 以下的单元所组成的材料。减小材料的尺寸会导致许多微小的单元 ,如纳米管、 量子点和量子线、 薄膜、 DNA 结构等。这种尺度下的材料 ,具有奇特的光、 电、 磁、 热和化学特性 ,在航空、 航天、 军工、 机械、 电子、 冶金、 化工、 生物、 医药等领域具有重要的应用价值 ,被誉为 “崭新” 的新型功能材料。只要 能发现并充分利用纳米效应 ,这些新型的材料和装置将带来又一次科技革命。现在的纳米科
2、学和技术 ,就是在纳米材料和技术研究的基础上发展起来的。 世界主要国家都把纳米材料作为一个重大课题进行研究和开发。近年来 ,已在纳米 金属材料、 纳米非金属材料、 纳米光电子材料及器件、 纳米材料应用技术开发、 纳米材料及结构的设计与模拟、 纳米量子器件及其集成关键技术、 纳米信息获取技术及器件、 纳米级高密度信息储存技术及器件、 生物医学纳米器件、 纳米结构检测与表征方法的研究、 以及仪器的开发等方面取得了一些突破性 成果 ,相信今后还会有更多的成果出现。 纳米科技的发展给磁性产业带来了跨越式发展的重大机遇和挑战 ,使古老的磁学变得年轻活跃 ,展示出了诱人的广阔应用前景 ,使得这一领域成为目
3、前国际上最引人注目和最具活力的研究领域之一。常用的磁性纳米材料有金属合金、 22Fe2O3、 Fe3O4、 铁氧体等 ,其中纳米磁性 Fe3O4 材料应用非常广泛。纳米 Fe3O4 有颗粒粒径小、 比表面积很高、 磁敏等特性 ,在生物分离、 靶向药物、 肿瘤磁热疗以及免疫检测等领域应用前景光明。本实验就磁性纳米 Fe3O4 的合成与 应用展开讨论。 在众多的纳米材料中 ,纳米 Fe3O4 微粒以其优良的性质和广泛的应用潜力而备受关注 ,其制备方法也很多 ,如化学共沉淀法、沉淀氧化法、微乳液法、水热法、机器研磨法、 反相胶束微反应器制备纳米 Fe3O4 微粒、凝聚法、溶胶法等。但在合成纳米 Fe
4、3O4 微粒的众多方法中主要是化学共沉淀法、 沉淀氧化法、 溶胶法、 微乳液法等。 各种方法各有利弊 ,但以沉淀氧化法、 共沉淀法的条件温和 ,工艺简捷 ,成本低。在 Fe3O4 制备过程中 ,Fe3O4 粒子的纯度、 大小、 形状、 磁性能和稳定性等 对其应用性能起着决定性的作用。 Fe3O4 纳米粒子具有优异的磁性和表面活性， 在磁记录材料、 生物技术以及催化等领域 具有广泛应用前景。在合成 Fe3O4 纳米粒子的众多方法中以共沉淀法最简捷和优越。通过在沉淀混合液中加入有机分散剂或络合剂， 可以提高粒子的分散性， 获 得粒径较小的 Fe3O4 纳米粒子； 但对无机功能材料如磁性固体酸催化剂
5、 ，有机物的加入将影响催化效果。因此， 研究和制备不含有机物的强磁性纳米粒子具有重要意义。 根据 Fe3O4 的不同用途 ,研究中会采用不同的表征方法 ,但常规的表征主要有 :纳米 Fe3O4 的磁化率 (通过振动样品磁强计测量磁粉的比饱和磁化强度和矫顽力 )、 X射线衍射 (XRD) ( 测定其晶体结构 )、 透射电子显微镜 ( TEM)分析 (观察 Fe3O4 形 貌 )、 电子衍射分析等。 Fe3O4超细粉体的应用 ,可以体现在两个方面 :(1)使用固体 Fe3O4 超细粉体与其他的物质组合 ;(2)使用 Fe3O4 超细粉体制备成的流体 ,也就是通常的磁流体 (磁流体又称磁性流体 ,是
6、由磁性纳米微粒借助于表面活性剂的作用均匀分散在基液中形成的稳定的胶体溶液 ) 。 在研究工作者不断的探索中 ,磁性纳米 Fe3O4 物质的制备以及应用都必将取得更大的发展。单就目前这一领域 ,尚有许多问题需要深入探讨 ,扩大化的实验还并不十分成熟 ,对它的应用研究还需进一步研究。在催化、 吸波方面有很大的应用研究前景。我们相信 ,随着该领域科研工作者的并同努力 ,必将开发出更多具有优异性能的磁性材料。 本实验研究 狭道式撞击流反应器合成纳米磁流体 。希望能研究出更好的制备纳米磁流体的方法，为科学的发展及社会的进步做出重大贡献。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1.研究 狭 道式撞击流反
7、应器 ，确定 反应器 是否可行 ，确定实验步骤， 制备纳米磁流体 在不同条件下设备纳米磁流体，研究纳米磁流体的各种情况下的。 2.合成纳米磁流体，研究纳米磁流体的磁性大小及纳米颗粒的比表面积 。 合成纳米磁流体，研究不同浓度下合成纳米磁流体比表面积的大小，制备出更大比表面积的纳米磁流体。 3.纳米磁流体进行表征 X 射线衍射 (XRD) ( 测定其晶体结构 )、 透射电子显微镜 ( TEM)分析 (观察 Fe3O4 形貌 )、 电子衍射分析 三、研究步骤、方法及措施： 1.通过查找资料，分析资料确定选题范 围及论文题目。 2.通过指导老师指导，结合调研和资料整理分析、撰写开题报告、外文翻译和文
8、献综述。 3.根据开题报告写作思路草拟论文提纲。 4.根据论文提纲进一步查找资料，撰写论文初稿。 5.根据论文初稿，收集的资料，修改成稿。 四、参考文献 1邹 涛，郭灿雄，段雪强磁性 Fe3O4 纳米粒子的制备及其性能表征 . 精细化工 ,2002. 2 新型磁性纳米级油酸改性铁氧磁流体磁性粒子的制备及表征 -化工时刊 2006,20(1). 3 崔升 .沈晓冬 .林本兰 四氧化三铁纳米粉的制备方法及应用 期刊论文 -无 机盐工业 2005(2) 4 姜炜 纳米磁性粒子和磁性复合粒子的制备及其应用研究 学位论文 博士 2005 5 熊平 .傅伟 .彭飞武 .刘建庭磁性纳米铁微粒的制备方法研究
9、期刊论文 -金属功能材料 2007(1). 6陈大勇 .陈平 磁性纳米 Fe3O4 的制备与应用进展 期刊论文 -化工新型材料 2009(7). 7李崇 .李志鹏 .高正明 撞击流反应器微观混合性能的研究 北京化工大学学报 (自然科学版 ) 2009 第 36 卷 第 6 期 . 8向阳， 王琦安，杨旷 微通道反应器中反应沉淀过程的工艺研究 高校化学工程学报 2009 第 2 3卷第 3 期 . 9 Qi Feng,* Yoshitaka Miyai, Hirofumi Kanoh, and Kenta Ooi Li+ Extraction/Insertion with Spinel-Type Lithium Manganese Oxides. Characterization of Redox-Type and Ion-Exchange-Type Sites 10 Kenta Ooi, Yoshitaka Miyai, and Jitsuo Sakakihara Mechanism of Li+ Insertion in Spinel-Type Manganese Oxide. Redox and Ion-Exchange Reactions
