Métodos y mecanismos para mejorar la estabilidad de la dispersión de nanopartículas magnéticas

Las propiedades magnéticas de nanopartículas magnéticas hacer que sean fáciles de enriquecer y separar u orientar para posicionamiento móvil. Esta propiedad hace que las nanopartículas magnéticas se utilicen ampliamente en técnicas de separación y purificación biológica.. Sin embargo, La gran superficie específica y la alta energía superficial de las nanopartículas magnéticas las hacen muy susceptibles a la agregación., afectando así su aplicación.

I. Métodos y mecanismos para mejorar la estabilidad de la dispersión de nanopartículas magnéticas.

Existen dos métodos de dispersión de nanopartículas magnéticas., métodos de dispersión física y métodos de dispersión química..

1. Métodos de dispersión física: Dispersión con agitación mecánica., dispersión ultrasónica y dispersión de corriente de impacto.

Dispersión mecánica: Se refiere al uso de una fuerte agitación mecánica para provocar una fuerte turbulencia en el flujo del líquido y hacer que las partículas se dispersen en el medio., principalmente a través de la fuerza mecánica aplicada al sistema de dispersión, que provoca cambios en las propiedades físicas y químicas de las sustancias en el sistema, así como una serie de reacciones químicas que lo acompañan para lograr el propósito de dispersión.. La dispersión de agitación mecánica incluye principalmente dispersión de molino de bolas., dispersion de molienda de arena, y dispersión de agitación mecánica de alta velocidad..

Ultrasónico: Es un método eficaz para dispersar nanopartículas.. Esto significa que bajo la acción de ondas ultrasónicas., Las microburbujas en el líquido se nuclearán rápidamente., crecer y vibrar. Cuando la presión acústica es lo suficientemente grande, las burbujas colapsarán violentamente. Cuando las burbujas colapsan, producirán microchorros y ondas de choque de alta velocidad. Al mismo tiempo, en muy poco tiempo, en el pequeño espacio alrededor de las burbujas de aire, Producirán altas temperaturas de hasta más de 5000 K y altas presiones de hasta 100 MPa.. Estos constituyen un ambiente especial donde las sustancias sufrirán cambios químicos y físicos.. ambiente. Cuando este efecto ocurre sobre una superficie sólida, debido al líquido alrededor de las partículas del fuerte efecto de mezcla, Acelera la conducción de calor y el proceso de transferencia de materiales e incluso promueve la difusión de sustancias en el espacio sólido.. Usando este efecto, la energía de interacción entre nanopartículas se puede debilitar sustancialmente, evitando así eficazmente que las nanopartículas se aglomeren y permitiendo que se dispersen por completo.

Dispersión de la corriente de impacto: Se refiere a las dos corrientes de fluido a lo largo del eje de colisión de fases de alta velocidad.. El proceso de impacto del chorro en el proceso de trituración y dispersión desempeña dos funciones importantes.: Primero, entre fases y partículas de la colisión, Abrasión mutua generada por la presión del impacto y cizallamiento causado por la fragmentación de partículas.; Segundo, la colisión de la fase continua de la fase de la fase del flujo, es decir., Los chorros chocan entre sí para producir una fuerte componente de velocidad de turbulencia radial y axial., creando así una buena mezcla en la zona de impacto.

2. Métodos de dispersión química.: incluyendo principalmente la modificación de la superficie y la adición de dispersantes.

Modificación de superficie: Una capa de sustancias orgánicas o inorgánicas recubiertas sobre la superficie de las partículas puede cambiar las propiedades de la superficie de las partículas para mejorar la estabilidad de la dispersión de las partículas.. La modificación del revestimiento de la superficie tiene principalmente los siguientes tipos: modificación de la precipitación, método de floculación heterogénea y método de modificación del injerto de superficie. La modificación por precipitación es un método para modificar nanopartículas con recubrimiento inorgánico., que utiliza una reacción química y deposita su producto en la superficie del polvo modificado para formar una capa muy delgada de capa modificada encapsulada, reduciendo así la actividad de las nanopartículas y mejorando su dispersabilidad. La floculación heterogénea utiliza la atracción electrostática de partículas cargadas por el gobierno para formar agregados neutros y depositarlos en una capa encapsulada.. La modificación del injerto de superficie consiste en hacer que los grupos funcionales orgánicos cubran la superficie de las nanopartículas mediante quimisorción o reacción química., so as to improve the dispersibility of nanoparticles. After surface grafting of nanoparticles, they do not have good long-term dispersion stability in any solvent, and the polymer involved in grafting must be compatible with the corresponding solvent in order to achieve stable dispersion.

Addition of dispersants: When preparing or using magnetic nanoparticles, some dispersion stabilizers, such as surfactants, can be added. These stabilizers can be adsorbed on the surface of the particles to prevent particle aggregation. Commonly used dispersants are inorganic electrolytes, polymers, and polymer polyelectrolytes. Inorganic electrolytes are mainly used for the dispersion of polar surface particles in water. Inorganic electrolytes can increase the absolute value of the surface potential of the particles and improve the electrostatic repulsion of the double electric layer between the particles, such as sodium hexametaphosphate. Polymer with high molecular weight is adsorbed on the surface of particles, and its long polymer chain stretches in the medium, which improves the stability of particle dispersion by spatial site resistance effect. The stability of the dispersion system increases with the thickness of the polymer adsorption layer. For the selected polymer, water should be a good solvent so that the nematic polymer actives can be fully unfolded to obtain a thicker adsorption layer. When polymer polyelectrolyte is adsorbed on the particle surface, it dissociates and carries charge under a certain PH value, which increases the charge on the particle surface and improves the electrostatic repulsive energy on the particle surface, and at the same time, the polymer chain can also play a role in spatial site resistance, such as polyacrylamide. Sin embargo, when using polymer polyelectrolyte as a dispersant, attention should be paid to the adjustment of PH value so that the dissociation degree of polyelectrolyte is maximum so that the polyelectrolyte on the particle surface reaches saturation adsorption, increasing the double layer repulsion.

II. Our highly dispersible magnetic particles

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