本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种油酸包覆纳米Fe3O4分散于煤油基的磁性液体的制备方法。
背景技术：
普通的磁性材料都是固态的，目前还不能直接做成液态的，因为当把磁性材料加热升温变为液态的温度都高于居里温度，也就是说在磁性材料变为液态之前磁性就已经消失，但却可以制成磁性液体。磁性液体是一种新型纳米功能材料，是把经过表面活性剂包覆修饰过的超细磁性颗粒（10nm左右）高度分散于基载液中，形成一种磁性胶体悬浮液。在重力场和磁场中不发生凝聚和沉淀。它既具有固体的磁性,又具有液体的流动性。因此,它可以发挥固体磁性材料所不能发挥的作用。由于磁性颗粒尺寸量级小于单磁畴或近单畴，故有自发磁化的特性，无外加磁场时，纳米磁性颗粒在磁液中处于布朗运动状态,它们的磁矩是混乱无序的；当施加外磁场时,粒子的磁矩便趋向化，能迅速被磁化而具有磁性；当外加磁场撤去后磁性又立即消失，无矫顽力和剩余磁感应强度，表现出优良的超顺磁性。因此,它可以发挥固体磁性材料所不能发挥的作用，而被广泛应用于航空航天、机械、能源、材料、化工、生物制药等领域。目前常用的煤油基Fe3O4磁性液体制备方法是先制备裸露Fe3O4纳米颗粒，清洗干燥后加入到溶有油酸的煤油中得到磁性液体。本发明提供的准备方法是先制备裸露Fe3O4纳米颗粒，随即用油酸对所制得的Fe3O4纳米颗粒包覆修饰，得到被包覆的Fe3O4纳米颗粒，清洗干燥，最后将被包覆的Fe3O4纳米颗粒分散在煤油基载液中，得到磁性液体。后者与前者相比具有的优点是：裸露的Fe3O4纳米颗粒容易被空气中的氧气氧化，被包覆的Fe3O4纳米颗粒能保护Fe3O4纳米颗粒不被氧化。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种油酸包覆纳米Fe3O4分散于煤油基的磁性液体的制备方法，采用化学共沉淀法先制备裸露Fe3O4纳米颗粒，随后用油酸对所制得的Fe3O4纳米颗粒包覆修饰，得到被包覆的Fe3O4纳米颗粒，最后将被包覆的Fe3O4纳米颗粒分散在煤油基载液中，得到磁性液体。本发明是这样来实现的，一种油酸包覆纳米Fe3O4分散于煤油基的磁性液体的制备方法，其特征在于方法步骤如下：（1）配制Fe3+和Fe2+的混合液；按铁离子总浓度为0.1～0.5mol/L的条件配制Fe3+和Fe2+的混合液，其中Fe3+和Fe2+的摩尔比为1:1～2:1；（2）生成纳米级Fe3O4颗粒；不断搅拌步骤（1）得到的混合液，用浓氨水作沉淀剂快速加入到混合液中，恒温水浴熟化，控制熟化温度为20～80℃，熟化时间为10～60min；（3）油酸包覆Fe3O4纳米颗粒；加入1～10mL油酸，继续搅拌30～100min；再加入盐酸调节溶液的pH值为6～7，得到被油酸包覆的Fe3O4纳米颗粒；（4）清洗被油酸包覆的Fe3O4纳米颗粒；磁分离Fe3O4纳米颗粒与溶液，用去离子水清洗Fe3O4纳米颗粒2～3次，再用丙酮清洗2次，抽滤，干燥，碾磨成粉；（5）合成磁性液体；将步骤（4）得到的mg粉末与VmL煤油混合，搅拌，油浴加热30～100min,得到质量分数为φm的磁性液体，φm与m、V之间的关系为：φm=m/(m+0.8V)。进一步的，所述步骤（1）中优选混合液为500mL，铁离子总浓度为0.12mol/L，Fe3+和Fe2+的摩尔比为1.75:1。进一步的，所述步骤（2）中优选浓氨水为50mL，水浴温度为40℃，水浴熟化时间为30min。进一步的，所述步骤（3）中优选加入油酸为6mL，搅拌60min。进一步的，所述步骤（4）中所得Fe3O4只需放在通风处一晚即可自然风干。进一步的，所述步骤（5）中优选油浴加热时间为45min，通过改变Fe3O4粉末与煤油的用量即可值得不同质量分数的磁性液体。本发明的优点是：该制备方法采用常用原料，操作简单，表面活性剂包覆均匀，所制得的磁性液体稳定性高、粒径均一。附图说明图1为本发明的油酸包覆Fe3O4煤油基磁性液体的结构示意图。具体实施方式下面通过实施例对本发明作进一步说明。实施例1（1）称取31.32g的Fe(NO3)3·9H2O和12.24g的FeSO4·7H2O，分别加水溶解至250ml溶解配成溶液后混合搅拌，放入温度为40℃的恒温水浴槽中恒温水浴，快速加入50ml浓氨水，液体变为黑色浑浊液体，继续40℃恒温水浴熟化30min，加入6ml油酸后继续恒温搅拌60min，盐酸作为沉淀剂，调节pH=7，黑色沉淀凝聚成团，溶液变澄清。用磁铁分离出液体中的沉淀，将所得Fe3O4沉淀用去离子水清洗3次后再用丙酮清洗2次，放在通风处一晚即可自然风干，碾磨成粉。（2）称取粉末5克，加入到25ml煤油中混合搅拌，110℃油浴加热30min得到Fe3O4的质量分数为20％的煤油基Fe3O4磁性液体。实施例2（1）称取31.32g的Fe(NO3)3·9H2O和12.24g的FeSO4·7H2O，分别加水溶解至250ml溶解配成溶液后混合搅拌，放入温度为60℃的恒温水浴槽中恒温水浴，快速加入50ml浓氨水，液体变为黑色浑浊液体，继续60℃恒温水浴熟化30min，加入6ml油酸后继续恒温搅拌60min，盐酸作为沉淀剂，调节pH=7，黑色沉淀凝聚成团，溶液变澄清。用磁铁分离出液体中的沉淀，将所得Fe3O4沉淀用去离子水清洗3次后再用丙酮清洗2次，放在通风处一晚即可自然风干，碾磨成粉。（2）称取粉末5克，加入到25ml煤油中混合搅拌，110℃油浴加热30min得到Fe3O4的质量分数为20％的煤油基Fe3O4磁性液体。实施例3（1）称取31.32g的Fe(NO3)3·9H2O和12.24g的FeSO4·7H2O，分别加水溶解至250ml溶解配成溶液后混合搅拌，放入温度为80℃的恒温水浴槽中恒温水浴，快速加入50ml浓氨水，液体变为黑色浑浊液体，继续80℃恒温水浴熟化30min，加入6ml油酸后继续恒温搅拌60min，盐酸作为沉淀剂，调节pH=7，黑色沉淀凝聚成团，溶液变澄清。用磁铁分离出液体中的沉淀，将所得Fe3O4沉淀用去离子水清洗3次后再用丙酮清洗2次，放在通风处一晚即可自然风干，碾磨成粉。（2）称取粉末5克，加入到25ml煤油中混合搅拌，110℃油浴加热30min得到Fe3O4的质量分数为20％的煤油基Fe3O4磁性液体。实施例4（1）称取9.38g的FeCl2和27.50g的FeCl3，分别溶于12.5ml的去离子水中配成溶液后混合搅拌，快速倒入50ml浓氨水，搅拌10min，放入温度为80℃的恒温水浴槽中恒温水浴搅拌，加入油酸50ml，待分层后用100℃去离子水抽滤冲洗，最后将磁粉放入真空干燥箱内60℃真空干燥一晚。（2）称取粉末5克，加入到25ml煤油中混合搅拌，110℃油浴加热60min得到Fe3O4的质量分数为20％的煤油基Fe3O4磁性液体。下表为四个实施例制得的油酸包覆纳米Fe3O4粒子磁性液体性能如下所示：纳米磁性颗粒尺寸量级纳米磁性颗粒稳定性实施例19纳米放置五个月不沉降实施例29纳米放置五个月部分沉降实施例39纳米放置五个月全部沉降实施例46纳米放置五个月少量沉降从以上数据可以看出：（1）在本发明工艺范围内的实施例1制得油酸包覆纳米Fe2O4粒子磁性液体性能明显优于在本发明工艺范围外的实施例2、3、4。（2）比较实施例1、2、3制得的磁性液体，可看出在相同实验方案（温度因素除外）下，实验温度对油酸包覆Fe3O4纳米颗粒有显著影响，温度为40℃时包覆很好，温度升高，包覆效果减弱，温度为80℃时包覆失败，不能得到稳定的磁性液体。（3）比较实施例3、4制得的磁性液体，可看出在相同的实验温度下，实验方案对油酸包覆Fe3O4纳米颗粒也有显著影响，温度同在80℃下制备的磁性液体纳米磁性颗粒尺寸量级不同，实施例4制得的磁性液体稳定性明显优于实施例3。