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[学位]

Fe3O4超顺磁纳米材料的制备及磁热性能研究

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Author:

李文宇 (李文宇.)

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Abstract:

Fe3O4纳米磁性材料以其良好的生物相容性、独特的磁靶向特性、以及在交变磁场中易于产热的性质,在肿瘤的早期诊断和磁热疗中受到了广泛的关注。理想的磁热疗剂应具备高产热效率的特征,同时为了便于在生物体内的靶向输运且避免磁性团聚,磁性材料还应具有超顺磁性特征。传统方法制备的超顺磁性纳米粒子尺寸都比较小,约为10~20nm,由于饱和磁化强度较低,产热效率较低;增加磁性粒子尺寸虽然可以提高材料的饱和磁化强度,从而提高产热效率,但粒子尺寸增大会导致超顺磁特性的丧失,不利于粒子的靶向输运。为此,本论文提出采用水热控制合成的方法,制备具有分等级结构的高饱和磁化强度超顺磁性Fe3O4纳米粒子,并对粒子的结构、磁性、磁热效应进行了深入研究,取得了如下研究成果。
在水热控制合成过程中,通过控制各反应过程参量,发现当FeCl3?6H2O 为0.27g、柠檬酸三钠为0.88g、Urea(尿素)为0.36g、PAM(聚丙烯酰胺)为0.35g、温度为200℃、反应时间为12h时制备的Fe3O4空心球状聚集体呈多孔空心球状结构,每个空心Fe3O4聚集体由尺寸为20nm以下的初级晶粒组装而成,呈典型的分等级结构。分析认为该分等级空心结构的形成主要与奥斯瓦尔德熟化机制有关。
所制的Fe3O4空心球状聚集体具有典型的超顺磁性,其饱和磁化强度达到73.3emu/g,显著高于传统方法制备的小尺寸超顺磁纳米粒子的饱和磁化强度。分析认为,该空心Fe3O4粒子超顺磁性主要与分等级结构中处于超顺磁尺寸范畴的初级晶粒的性质有关。
对磁流体进行体外升温实验,结果表明,相同条件下空心Fe3O4球状聚集体的产热效率均显著高于实心结构Fe3O4球状聚集体产热效率。当磁流体浓度为10mg/ml,外加交变磁场工作频率为55kHz,输入功率为4.5kW时,空心Fe3O4粒子组成的磁流体最高温度可达60.8℃,平均升温速率为4.8℃/min,比吸收率SAR值可达116.53 w/g。磁热效应的产生主要通过Neel弛豫机制实现。

Keyword:

Fe3O4 超顺磁性 磁热效应 水热法

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  • [ 1 ] 西安交通大学理学院

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Basic Info :

Degree: 理学硕士

Mentor: 梁工英

Year: 2015

Language: Chinese

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