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《天津大学》 2008年
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基于脲醛树脂模板构建磁性微球

张磊  
【摘要】: 磁性纳米晶体和微球推动了生物技术、医药科技、催化、核磁造影、数据存储及环境治理等领域的技术革新,并发挥着日益重要的作用。虽然目前已经发展了一些方法来制造磁性微球和纳米晶体,但是可用于生产高质量、可扩大制备的方法并不多。因此,急需开发新的制备方法来批量制备新型、高质量、低成本的磁性微球来满足日益增长的使用需求。 为此,我们开发了一系列基于脲醛树脂模板的磁性微球制备技术,制备出一系列新型的磁性微球,并用SEM、TEM、VSM、XRD、BET、TGA、FTIR、DLS等手段进行表征,并对微球的形成做了较为系统的研究。取得成果如下: 1)开发了室温一锅法制备磁性微球的新方法,直接将磁性纳米粒子包埋于脲醛树脂制得单分散超顺磁性微球,并将其成功的应用于人血基因组DNA的提取。在聚合过程中加入荧光物质可以得到高荧光强度的双功能磁性微球。并对脲醛树脂微球的形成机理做了系统的研究,并采用吸光度法实时监控了聚合反应浊度变化过程。 2)开发了水热还原制备磁性微球新方法,将磁性前驱体包埋于脲醛树脂制得非磁性复合微球再通过水热还原得到磁性微球,该方法可获得磁性更强的单分散磁性微球,并被成功的应用于酵母和玉米基因组DNA的提取。还阐述了水热还原羟基铁氧化物的机理。 3)开发了制备多孔四氧化三铁磁性微球新方法,该方法通过灼烧将脲醛树脂基质从复合微球中除去,得到多孔的三氧化二铁微球再通过水热还原得到多孔纯四氧化三铁微球。所制备得磁性微球为立方型四氧化三铁纳米粒子堆砌而成的多孔四氧化三铁微球,饱和磁化强度高达72 emu/g。该种微球对砷吸附模型证实该微球对砷有较强的吸附,可以用于水中砷处理。 4)对氢气还原法制备碳包覆磁性微球进行了初探,用氢气法还原羟基铁氧化物/UF微球时,得到磁性微球及结构新颖的四氧化三铁纳米管。用化学气相沉积法(CVD)制备磁性微球时,得到碳包覆磁性微球和碳纤维棒。在用CVD法制备碳包覆磁性二氧化硅微球时,可以发现硅球表面生成碳纳米管的生长点,还意外的得到单分散纳米石墨微球。 基于脲醛树脂为模板用四种方法构建了四种新型磁性微球,并将水热还原制备高磁化强度磁性纳米粒子,这四种制备方法都具有易于实施、低成本、环境友好、易于放大生产的特点。本论文在这种背景下展开研究,具有很大的理论意义和实用价值。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB383.1

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