Méthodes et mécanismes pour améliorer la stabilité de dispersion des nanoparticules magnétiques

Les propriétés magnétiques de nanoparticules magnétiques les rendre faciles à enrichir et à séparer ou à orienter pour un positionnement mobile. Cette propriété rend les nanoparticules magnétiques largement utilisées dans les techniques de séparation et de purification biologiques.. Cependant, la grande surface spécifique et l'énergie de surface élevée des nanoparticules magnétiques les rendent très susceptibles à l'agrégation, affectant ainsi leur application.

je. Méthodes et mécanismes pour améliorer la stabilité de dispersion des nanoparticules magnétiques

Il existe deux méthodes de dispersion des nanoparticules magnétiques, méthodes de dispersion physique et méthodes de dispersion chimique.

1. Méthodes de dispersion physique: Dispersion sous agitation mécanique, dispersion ultrasonique et dispersion du flux d'impact.

Dispersion mécanique: Il fait référence à l'utilisation d'une forte agitation mécanique pour provoquer de fortes turbulences dans l'écoulement du liquide afin de disperser les particules dans le milieu., principalement grâce à la force mécanique appliquée au système de dispersion, qui provoque des changements dans les propriétés physiques et chimiques des substances dans le système ainsi qu'une série de réactions chimiques d'accompagnement pour atteindre l'objectif de dispersion. La dispersion sous agitation mécanique comprend principalement la dispersion broyée à boulets, dispersion de broyage de sable, et dispersion par agitation mécanique à grande vitesse.

Ultrasonique: C'est une méthode efficace pour disperser les nanoparticules. Cela signifie que sous l'action des ondes ultrasonores, les microbulles dans le liquide vont rapidement nucléer, grandir et vibrer. Lorsque la pression acoustique est suffisamment importante, les bulles vont s'effondrer violemment. Quand les bulles s'effondrent, ils produiront des micro-jets et des ondes de choc à grande vitesse. En même temps, en très peu de temps, dans le petit espace autour des bulles d'air, ils produiront des températures élevées allant jusqu'à plus de 5 000 K et des pressions élevées allant jusqu'à 100 MPa. Ceux-ci constituent un environnement particulier où les substances subiront des modifications chimiques et physiques. environnement. Lorsque cet effet se produit sur une surface solide, en raison du liquide autour des particules du fort effet de mélange, il accélère le processus de conduction thermique et de transfert de matière et favorise même la diffusion de substances dans l'espace solide. Utiliser cet effet, l'énergie d'interaction entre les nanoparticules peut être considérablement affaiblie, empêchant ainsi efficacement les nanoparticules de s'agglomérer et leur permettant d'être entièrement dispersées.

Dispersion du flux d'impact: Il fait référence aux deux flux de fluide le long de l'axe de collision de phase à grande vitesse.. Le processus d'impact du jet sur le processus de concassage et de dispersion joue deux rôles importants: D'abord, entre phases et particules de la collision, abrasion mutuelle générée par la pression d'impact et cisaillement provoqué par la fragmentation des particules; Deuxième, la collision de la phase continue de la phase de la phase de l'écoulement, c'est-à-dire, les jets se heurtent pour produire une forte composante de vitesse de turbulence radiale et axiale, créant ainsi un bon mélange dans la zone d'impactement.

2. Méthodes de dispersion chimique: comprenant principalement la modification de surface et l'ajout de dispersants.

Modification des surfaces: Une couche de substances organiques ou inorganiques déposées à la surface des particules peut modifier les propriétés de surface des particules pour améliorer la stabilité de la dispersion des particules.. La modification du revêtement de surface a principalement les types suivants: modification des précipitations, procédé de floculation hétérogène et procédé de modification de greffage de surface. La modification des précipitations est une méthode de modification des nanoparticules avec un revêtement inorganique, qui utilise une réaction chimique et dépose son produit à la surface de la poudre modifiée pour former une très fine couche de couche modifiée encapsulée, réduisant ainsi l'activité des nanoparticules et améliorant leur dispersibilité. La floculation hétérogène utilise l'attraction électrostatique de particules chargées par le gouvernement pour former des agrégats neutres et les déposer dans une couche encapsulée.. La modification par greffage de surface consiste à faire en sorte que des groupes fonctionnels organiques recouvrent la surface des nanoparticules par chimisorption ou réaction chimique, afin d'améliorer la dispersibilité des nanoparticules. Après greffage en surface de nanoparticules, ils n'ont pas une bonne stabilité de dispersion à long terme dans aucun solvant, et le polymère impliqué dans le greffage doit être compatible avec le solvant correspondant afin d'obtenir une dispersion stable.

Ajout de dispersants: Lors de la préparation ou de l'utilisation de nanoparticules magnétiques, certains stabilisateurs de dispersion, comme les tensioactifs, peut être ajouté. Ces stabilisants peuvent être adsorbés à la surface des particules pour empêcher l'agrégation des particules. Les dispersants couramment utilisés sont des électrolytes inorganiques, polymères, et polyélectrolytes polymères. Les électrolytes inorganiques sont principalement utilisés pour la dispersion des particules polaires de surface dans l'eau.. Les électrolytes inorganiques peuvent augmenter la valeur absolue du potentiel de surface des particules et améliorer la répulsion électrostatique de la double couche électrique entre les particules, comme l'hexamétaphosphate de sodium. Le polymère à poids moléculaire élevé est adsorbé à la surface des particules, et sa longue chaîne polymère s'étend dans le milieu, ce qui améliore la stabilité de la dispersion des particules par effet de résistance spatiale du site. La stabilité du système de dispersion augmente avec l'épaisseur de la couche d'adsorption polymère. Pour le polymère sélectionné, l'eau doit être un bon solvant afin que les actifs polymères nématiques puissent être entièrement dépliés pour obtenir une couche d'adsorption plus épaisse. Lorsque le polyélectrolyte polymère est adsorbé à la surface des particules, il se dissocie et porte une charge sous une certaine valeur de PH, ce qui augmente la charge à la surface des particules et améliore l'énergie répulsive électrostatique à la surface des particules, et en même temps, la chaîne polymère peut également jouer un rôle dans la résistance spatiale du site, comme le polyacrylamide. Cependant, lors de l'utilisation d'un polyélectrolyte polymère comme dispersant, il convient de prêter attention à l'ajustement de la valeur du PH afin que le degré de dissociation du polyélectrolyte soit maximum afin que le polyélectrolyte à la surface des particules atteigne l'adsorption à saturation, augmenter la répulsion à double couche.

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