[发明专利]一种制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种采用两步法，制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法。

背景技术

对流传热在电力、化学、空调、运输和电子行业有着广泛应用，而其中传热工质起着重要的作用。常用的传热工质有水、矿物油和乙二醇等，这些工质的导热系数都比较低，传热性能差，已逐渐成为对流传热应用的主要障碍之一。

研究表明应用纳米材料配成的纳米流体能显著提高基质的传热性能，可以作为一种均匀、稳定、高导热系数的新型传热工质。磁性流体是吸附有表面活性剂的磁性微粒在基载液中高度弥散分布而形成的稳定胶体体系。它不仅有强磁性，还具有液体的流动性。它在重力和电磁力的作用下能够长期保持稳定，不会出现沉淀或分层现象。

铁氧体及其复合纳米材料是一类重要的多功能材料，具有很重要的研究价值。纳米磁流体与传统的传热介质相比，不仅具有较好的传热性能，而且具有悬浮稳定性好、不堵塞和磨损管道、等优点。

尖晶石铁酸锌纳米晶具有良好的磁学、磁光、催化、吸波性能以及高化学稳定性、成本低廉、制备工艺简单等特点，并且磁性的大小会随着粒子的大小，金属的种类和掺杂量的不同变化而变化，具有不同的性质，进而具有广泛的应用前景。磁性铁酸锌纳米颗粒有着广泛的用途，如用于磁记录材料、磁性免疫细胞分离、核磁共振的造影成像、微波吸收材料和磁流体等。虽然纳米流体传热方面的研究已有大量报道，但是关于铁氧体纳米磁流体在传热方面的研究还处于起步阶段。

纳米流体的制备方法主要分为单步法和两步法。单步法尤其适用制备具有高导热系数的分散有金属纳米粒子的纳米流体。一些气相合成纳米粒子的方法，如真空蒸发沉积法、低压气体蒸发法、激光诱导化学气相沉淀法和通电加热蒸发法等，只需要改变原来的收集器，用盛有基液的容器代替，就可以直接制备纳米流体。两步法制备纳米流体的方法程序简单、方便，几乎适用于所有种类的纳米流体的制备，可制得单步法难以得到的以一些高振起亚的液体作为基业的纳米流体。随着纳米技术的发展，可以直接在市场上购买到不同材料的纳米颗粒粉体，使两步法成为比较通用的纳米流体制备方法。

目前在制备纳米流体的方法上，大多采用两步法，但目前制备得到的铁酸锌颗粒不够小，稳定性不够，在基液中长时间后容易沉降。

发明内容

本发明提供了一种制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法，采用了表面活性剂，对纳米粒子进行表面改性，可以得到稳定性很好的纳米流体，在基液中放置一个月都不会沉降，且制备得到的纳米流体颗粒很小，不易堵塞管道。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种利用铁酸锌纳米颗粒制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法，具有这样的特征，包含以下步骤：取一定质量铁酸锌纳米颗粒在分散剂作用下分散到去离子水中，在第一温度下恒温搅拌一段时间，得到分散液；将分散液进行洗涤并调节至一定pH值，得到铁酸锌水基纳米磁流体，第一温度的范围为60℃-80℃，一段时间为6-8小时，一定pH值的范围为8-11。

进一步，本发明的制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法，还可以具有这样的特征：分散剂为PEG-4000、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、油酸盐中的任意一种或组合。

进一步，本发明的制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法，还可以具有这样的特征：分散剂的质量为铁酸锌纳米颗粒的2-3倍。

进一步，本发明的制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法，还可以具有这样的特征：一定pH的范围为10-11。

进一步，本发明的制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法，还可以具有这样的特征：铁酸锌水基纳米磁流体的质量分数为0.1-0.5%。

进一步，本发明的制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法，还可以具有这样的特征，铁酸锌纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：将七水硫酸锌和七水硫酸亚铁以一定摩尔比溶解在去离子水中，得到第一溶液；向第一溶液中加入六亚甲基四化胺，调节至一定pH值，得到第二溶液；将第二溶液在第一温度下恒温加热一定时间，得到第三溶液；将第三溶液进行冷却后，进行洗涤并收集反应物，得到铁酸锌纳米颗粒；其中，摩尔比为1:2，第一温度的范围为120℃-180℃，一定时间为6-20小时。

进一步，本发明的制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法，还可以具有这样的特征：第一溶液中七水硫酸锌的摩尔浓度为0.005-0.02m/L。

进一步，本发明的制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法，还可以具有这样的特征：第一溶液中还需加入柠檬酸钠、氢氧化钠以及尿素中的任意一种或组合。

另外，本发明的制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法，还可以具有这样的特征：第一温度范围为160℃。