Metodi e meccanismi per migliorare la stabilità della dispersione delle nanoparticelle magnetiche

Le proprietà magnetiche di nanoparticelle magnetiche li rendono facilmente arricchibili e separabili o orientabili per il posizionamento mobile. Questa proprietà rende le nanoparticelle magnetiche ampiamente utilizzate nelle tecniche di separazione e purificazione biologica. Tuttavia, l'ampia area superficiale specifica e l'elevata energia superficiale delle nanoparticelle magnetiche le rendono molto suscettibili all'aggregazione, incidendo così sulla loro applicazione.

IO. Metodi e meccanismi per migliorare la stabilità della dispersione delle nanoparticelle magnetiche

Esistono due metodi di dispersione delle nanoparticelle magnetiche, metodi di dispersione fisica e metodi di dispersione chimica.

1. Metodi di dispersione fisica: Dispersione con agitazione meccanica, dispersione ultrasonica e dispersione del flusso d'impatto.

Dispersione meccanica: Si riferisce all'uso di una forte agitazione meccanica per provocare una forte turbolenza nel flusso del liquido per rendere le particelle disperse nel mezzo, principalmente attraverso la forza meccanica applicata al sistema di dispersione, che provoca cambiamenti nelle proprietà fisiche e chimiche delle sostanze nel sistema nonché una serie di reazioni chimiche di accompagnamento per raggiungere lo scopo di dispersione. La dispersione con agitazione meccanica comprende principalmente la dispersione con macinazione a sfere, dispersione di macinazione della sabbia, e dispersione con agitazione meccanica ad alta velocità.

Ultrasonico: È un metodo efficace per disperdere le nanoparticelle. Ciò significa che sotto l'azione delle onde ultrasoniche, le microbolle nel liquido si nucleranno rapidamente, crescere e vibrare. Quando la pressione acustica è sufficientemente grande, le bolle collasseranno violentemente. Quando le bolle collassano, produrranno microgetti ad alta velocità e onde d'urto. Allo stesso tempo, in brevissimo tempo, nel minuscolo spazio attorno alle bolle d'aria, produrranno alte temperature fino a oltre 5000 K e alte pressioni fino a 100 MPa. Questi costituiscono un ambiente speciale in cui le sostanze subiranno cambiamenti chimici e fisici. ambiente. Quando questo effetto si verifica su una superficie solida, a causa del liquido attorno alle particelle del forte effetto di miscelazione, accelera la conduzione del calore e il processo di trasferimento del materiale e favorisce anche la diffusione delle sostanze nello spazio solido. Utilizzando questo effetto, l'energia di interazione tra le nanoparticelle può essere sostanzialmente indebolita, prevenendo così efficacemente l'agglomerazione delle nanoparticelle e consentendo loro di essere completamente disperse.

Dispersione del flusso d'impatto: Si riferisce ai due flussi di fluido lungo l'asse della collisione di fase ad alta velocità. Il processo di impatto del getto sul processo di frantumazione e dispersione svolge due ruoli importanti: Primo, tra fasi e particelle della collisione, abrasione reciproca generata dalla pressione d'impatto e taglio causato dalla frammentazione delle particelle; Secondo, la collisione della fase continua della fase della fase del flusso, i.e., i getti si scontrano tra loro producendo una forte componente di velocità di turbolenza radiale e assiale, creando così una buona miscelazione nella zona di urto.

2. Metodi di dispersione chimica: comprende principalmente la modifica della superficie e l'aggiunta di disperdenti.

Modificazione della superficie: Uno strato di sostanze organiche o inorganiche rivestite sulla superficie delle particelle può modificare le proprietà superficiali delle particelle per migliorare la stabilità della dispersione delle particelle. La modifica del rivestimento superficiale ha principalmente i seguenti tipi: modificazione delle precipitazioni, metodo di flocculazione eterogenea e metodo di modificazione dell'innesto superficiale. La modifica della precipitazione è un metodo per modificare le nanoparticelle con rivestimento inorganico, che utilizza una reazione chimica e deposita il suo prodotto sulla superficie della polvere modificata per formare uno strato molto sottile di strato modificato incapsulato, riducendo così l'attività delle nanoparticelle e migliorando la loro disperdibilità. La flocculazione eterogenea utilizza l'attrazione elettrostatica delle particelle caricate dal governo per formare aggregati neutri e depositarli in uno strato incapsulato. La modifica dell'innesto superficiale consiste nel fare in modo che i gruppi funzionali organici coprano la superficie delle nanoparticelle mediante chemiassorbimento o reazione chimica, in modo da migliorare la disperdibilità delle nanoparticelle. Dopo l'innesto superficiale di nanoparticelle, non hanno una buona stabilità di dispersione a lungo termine in nessun solvente, e il polimero coinvolto nell'innesto deve essere compatibile con il solvente corrispondente per ottenere una dispersione stabile.

Aggiunta di disperdenti: Quando si preparano o si utilizzano nanoparticelle magnetiche, alcuni stabilizzatori di dispersione, come i tensioattivi, può essere aggiunto. Questi stabilizzanti possono essere adsorbiti sulla superficie delle particelle per prevenirne l'aggregazione. I disperdenti comunemente usati sono gli elettroliti inorganici, polimeri, e polielettroliti polimerici. Gli elettroliti inorganici vengono utilizzati principalmente per la dispersione delle particelle superficiali polari in acqua. Gli elettroliti inorganici possono aumentare il valore assoluto del potenziale superficiale delle particelle e migliorare la repulsione elettrostatica del doppio strato elettrico tra le particelle, come l'esametafosfato di sodio. Il polimero ad alto peso molecolare viene adsorbito sulla superficie delle particelle, e la sua lunga catena polimerica si allunga nel mezzo, che migliora la stabilità della dispersione delle particelle mediante l'effetto di resistenza del sito spaziale. La stabilità del sistema di dispersione aumenta con lo spessore dello strato di adsorbimento del polimero. Per il polimero selezionato, l'acqua dovrebbe essere un buon solvente in modo che i principi attivi polimerici nematici possano essere completamente dispiegati per ottenere uno strato di adsorbimento più spesso. Quando il polielettrolita polimerico viene adsorbito sulla superficie delle particelle, si dissocia e trasporta la carica al di sotto di un certo valore di PH, che aumenta la carica sulla superficie delle particelle e migliora l'energia repulsiva elettrostatica sulla superficie delle particelle, e allo stesso tempo, la catena polimerica può anche svolgere un ruolo nella resistenza del sito spaziale, come la poliacrilammide. Tuttavia, quando si utilizza il polielettrolita polimerico come disperdente, è necessario prestare attenzione alla regolazione del valore del PH in modo che il grado di dissociazione del polielettrolita sia massimo in modo che il polielettrolita sulla superficie delle particelle raggiunga l'adsorbimento a saturazione, aumentando la repulsione del doppio strato.

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