具有超順磁性的Fe₃O₄納米粒子由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)及生物兼容性,在重金屬?gòu)U水污染治理中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。本文擬對(duì)Fe₃O₄納米粒子的制備及其對(duì)水溶液中Cr（Ⅵ）和Mn（Ⅱ）的吸附作用機(jī)制進(jìn)行研究。通過(guò)改進(jìn)的水解法制備出形態(tài)規(guī)則、分布均勻的Fe₃O₄納米粒子,利用XRD、TEM、SEM、FTIR和VSM等對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行形貌、物性的表征。制備過(guò)程中未加入任何表面活性劑,采用改變攪拌速度及控制反應(yīng)溫度的方法制備出平均粒徑在10nm左右的納米粒子。在制備過(guò)程中引入外加靜磁場(chǎng),在磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.30T的靜磁場(chǎng)下成功制備了一維棒狀Fe₃O₄納米粒子,測(cè)試表明,長(zhǎng)度為100 nm¹50 nm,直徑10 nm左右,VSM測(cè)定表明仍具有超順磁性。以Fe₃O₄納米粒子為吸附劑處理含Cr（Ⅵ）廢水,主要考察吸附過(guò)程中各影響因素對(duì)Fe₃O

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Fe3O4的晶型結(jié)構(gòu)示意圖

圖 2-2 磁滯回線產(chǎn)生示意圖 Fig.2-2 Illustration of magnetic hysteresis curves性材料處于納米尺度時(shí)，由于納米粒子的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)會(huì)表現(xiàn)出某些常規(guī)磁性材料所不具備的磁特性。如只屬于鐵磁性材。超順磁性是指鐵磁性物質(zhì)顆粒在小于臨界尺度時(shí)，外場(chǎng)產(chǎn)生的磁抵抗熱運(yùn)動(dòng)的干擾，其磁化性質(zhì)與順磁體相似，稱作超順磁性。超曲線與鐵磁體不同，沒(méi)有磁滯現(xiàn)象。當(dāng)去掉外磁場(chǎng)后，剩磁很快消失，在普通順磁體中，單個(gè)原子或分子的磁矩獨(dú)立地沿磁場(chǎng)取向；而含大于 10 個(gè)原子的均勻磁化的單疇作為整體協(xié)同取向，所以磁化體大很多。不同磁性納米粒子超順磁性臨界尺度不同，常溫下Fe3子的臨界尺度是 16nm，α-Fe2O3納米粒子為 20nm[2]。e3O4納米材料制備方法

1— 加熱爐；2—釜體；3—內(nèi)襯；4—反應(yīng)室；5—基片；6—熱電偶；7—釜蓋；8—壓力表圖2-3 水熱反應(yīng)釜示意圖Fig.2-3 Schematic of hydrothermal reaction kettle5）微乳液法微乳液通常是由表面活性劑、助表面活性劑、油和水組成的透明、各相同性的熱力學(xué)穩(wěn)定體系。根據(jù)體系中油水比例及微觀結(jié)構(gòu)主要可分為油包水型(W/O)和水包油型(O/W)兩類，如圖2-4所示。采用微乳液法制備納米Fe3O4時(shí)，反應(yīng)空間僅限于乳液液滴這一微反應(yīng)器內(nèi)部，因此可有效避免顆粒之間發(fā)生團(tuán)聚反應(yīng)。通常情況下，可以通過(guò)控制微乳液液滴中油水體積比及反應(yīng)物濃度來(lái)控制Fe3O4成核、生長(zhǎng)過(guò)程，以獲得各種不同粒徑的單分散納米粒子。制取Fe3O4納米顆粒一般采用共混－融合法反應(yīng)方式進(jìn)行，即混合含有相同水油比的含有鐵離子和堿性物質(zhì)的兩種反相微乳液，通過(guò)碰撞、融和、分離和重組等過(guò)程，使反應(yīng)物在微乳液液滴中互相交換、傳遞及混合。反應(yīng)在微乳液液滴中進(jìn)行

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