共轭亚油酸修饰Fe3O4纳米颗粒的刺激响应性

doi:10.7503/cjcu20200309

摘要/Abstract

摘要：

采用少量天然不饱和脂肪酸共轭亚油酸(CLA)代替常用油酸对Fe₃O₄纳米颗粒进行表面修饰. 通过引发CLA中共轭双键自交联增强表面修饰牢度, 并利用该修饰层为修饰后的Fe₃O₄纳米颗粒提供第二重pH响应性. 分别通过透射电子显微镜(TEM)表征粒径和形貌、全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)表征配位模式、热重(TG)分析修饰量、 θ角表征表面润湿性、超景深三维显微技术表征修饰后颗粒稳定的Pickering乳液的粒径及分布等. 结果表明, 修饰后颗粒具有分散性好、修饰层薄而稳定、表面疏水性增强及具有明显的pH/磁双重响应性等特征. 修饰后颗粒稳定的Pickering乳液具有乳化剂用量(质量分数0.05%)少、乳液为高内(油)相(体积分数80%)类型、 pH响应能够开关乳液、外磁场驱使乳液定向移动等特征, 且模拟实验显示借助该乳液可以有效实现水相有机污染物的萃取与分离.

关键词: 共轭亚油酸, 四氧化三铁纳米颗粒, 表面修饰, 刺激响应, Pickering乳液

Abstract:

The surface of Fe₃O₄ nanoparticles was modified by small dosage of the natural unsaturated fatty acid， conjugated linoleic acid（CLA）， instead of oleic acid to prevent the nanoparticles from secondary agglo-meration， oxidization and thus loss of magnetism， and to further improve thermal instability of the modified fatty acid layer. The stability of the modified layer was enhanced by means of self-crosslinking of conjugated double bond of CLA molecules， by which the modified particles could be responsive to the pH stimulus besides the magnetic stimulus. The size and morphology of the modified Fe₃O₄ NPs was imaged by TEM， the coordinationmodes by ATR-FTIR， the dosage of CLA by TG， the surface wettability by θ angle analysis， moreover the droplet size and size distribution of Pickering emulsion stabilized by the modified particles were photographed by large-depth-of-field microscope. The experimental results indicated that the modified particles are well- dispersed relying on a thin and stable， hydrophobic surface showing obvious dual pH/magnetic responsiveness. Pickering emulsion could be stabilized by small dosage of the modified particles（mass fraction 0.05%） and shown the emulsion characteristics of high internal oil phase（oil volume fraction 80%）， switchable by a pH trigger， and migratable in an external magnetic field. A simulation experiment shows that the emulsion can effectively extract and separate organic pollutant in the aqueous phase.

Key words: Conjugated linoleic acid, Fe₃O₄ nanoparticles, Surface modification, Stimuli-responsive, Picke-ring emulsion

中图分类号:

O648

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图/表 5

Fig.1 TEM images of the unmodified(A) and the modified(B) Fe3O4 nanoparticles, Rh of the modified(C) Fe3O4 nanoparticles, FTIR spectra(D) of SCL(a) and the modified Fe3O4 nanoparticles(b), TGA results(E) of the modified and the absorbed Fe3O4 nanoparticlesInsets of (D) are the possible coordination structures of monodentate(Ⅰ), chelating bidentate(Ⅱ), and bridging bidentate(Ⅲ).

Fig.2 Contact angles of the modified(A) and the unmodified(B) Fe3O4 nanoparticles

Fig.3 Two?phase partition of the unmodified/modified Fe3O4 in water/hexane system in response to pH and magnetic stimuli

Fig.6 Switching on/off Pickering emulsion by means of the modified Fe3O4 in response to dual pH/magnetic stimuli

Scheme 1 Schematic illustration of switching on/off a model Pickering emulsion stabilized by the modified Fe3O4 in response to dual pH/magnetic stimuli for accumulation and recovery of pollutant

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共轭亚油酸修饰Fe₃O₄纳米颗粒的刺激响应性

Stimuli-responsive Fe₃O₄ Nanoparticle Modified by Conjugated Linoleic Acid

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