RU2637333C2 - Металлополимерный нанокомпозитный магнитный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и наночастиц Fe3O4 и способ его получения - Google Patents
Металлополимерный нанокомпозитный магнитный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и наночастиц Fe3O4 и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637333C2 RU2637333C2 RU2016109211A RU2016109211A RU2637333C2 RU 2637333 C2 RU2637333 C2 RU 2637333C2 RU 2016109211 A RU2016109211 A RU 2016109211A RU 2016109211 A RU2016109211 A RU 2016109211A RU 2637333 C2 RU2637333 C2 RU 2637333C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- nanocomposite
- monomer
- pammf
- carried out
- Prior art date
Links
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 title claims abstract description 15
- AGARWCYWARKJBC-UHFFFAOYSA-N C1=C(C)C(N)=CC2=NC3=CC(NC)=CC=C3N=C21 Chemical compound C1=C(C)C(N)=CC2=NC3=CC(NC)=CC=C3N=C21 AGARWCYWARKJBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 10
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 29
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- OVJXDWYTQOSCCG-UHFFFAOYSA-N 1-methylphenazine hydrochloride Chemical compound Cl.C1=CC=C2N=C3C(C)=CC=CC3=NC2=C1 OVJXDWYTQOSCCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PGSADBUBUOPOJS-UHFFFAOYSA-N neutral red Chemical group Cl.C1=C(C)C(N)=CC2=NC3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 PGSADBUBUOPOJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract description 16
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- GLVRJEJEXGVOMJ-UHFFFAOYSA-N neutral red base Chemical compound C1=C(C)C(N)=CC2=NC3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 GLVRJEJEXGVOMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 102
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 27
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 21
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 7
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 7
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 description 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 229920001746 electroactive polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 2
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 230000036031 hyperthermia Effects 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 2
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- YMMGRPLNZPTZBS-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[2,3-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=C1C=CS2 YMMGRPLNZPTZBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- GSNUFIFRDBKVIE-UHFFFAOYSA-N DMF Natural products CC1=CC=C(C)O1 GSNUFIFRDBKVIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100021202 Desmocollin-1 Human genes 0.000 description 1
- 229910017135 Fe—O Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000968043 Homo sapiens Desmocollin-1 Proteins 0.000 description 1
- 101000880960 Homo sapiens Desmocollin-3 Proteins 0.000 description 1
- 241000976924 Inca Species 0.000 description 1
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 238000001938 differential scanning calorimetry curve Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000775 emeraldine polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical group 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002069 magnetite nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229940031182 nanoparticles iron oxide Drugs 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/08—Ferroso-ferric oxide [Fe3O4]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L79/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/42—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of organic or organo-metallic materials, e.g. graphene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron
- C08K2003/2275—Ferroso-ferric oxide (Fe3O4)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/01—Magnetic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в системах магнитной записи информации, органической электронике, медицине, при создании ионообменных материалов, компонентов электронной техники, солнечных батарей, дисплеев, перезаряжаемых батарей, сенсоров и биосенсоров. Металлополимерный нанокомпозитный магнитный материал включает полимерную матрицу и диспергированные в ней наночастицы Fe3O4. В качестве полимерной матрицы используют матрицу из поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина ПАММФ при содержании наночастиц Fe3O4 в материале 1-70 мас.% от массы ПАММФ. Для получения металлополимерного нанокомпозитного магнитного материала окислительной полимеризацией мономера in situ на поверхности наночастиц Fe3O4 в присутствии водного раствора окислителя в качестве мономера используют 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорид - нейтральный красный, в качестве окислителя - персульфат аммония. Мольное соотношение окислителя к мономеру при проведении окислительной полимеризации равно 2-5. Перед окислительной полимеризацией мономер растворяют в органическом растворителе, в качестве которого используют ацетонитрил, диметилформамид или диметилсульфоксид, до концентрации 0,01-0,05 моль/л. К раствору добавляют наночастицы Fe3O4 в количестве 1-70 мас.% от массы ПАММФ. Окислительную полимеризацию проводят при 0-60°С в течение 1-6 ч. Изобретение позволяет повысить намагниченность насыщения гибридного металлополимерного нанокомпозитного магнитного материала с супермагнитными свойствами, высокой термостабильностью, упростить его получение, снизить энергозатраты. 2 н.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл., 24 пр.
Description
Изобретение относится к области создания новых структурированных гибридных металлополимерных нанокомпозитных магнитных материалов (МПНК) на основе электроактивных полимеров с системой сопряжения и магнитных наночастиц Fe3O4 и может быть использовано в системах магнитной записи информации, органической электронике и электрореологии, медицине, как антистатические покрытия и материалы, поглощающие электромагнитное излучение в различных диапазонах длины волны, в качестве электродов аккумуляторов, ионселективных электродов, ионообменных материалов, для получения антикоррозионных покрытий, при создании компонентов электронной техники, электромагнитных экранов, контрастирующих материалов для магниторезонансной томографии, гипертермии, каталитического удаления органических загрязнителей воды в комбинации с магнитным сепарированием для очистки воды, микроэлектромеханических систем, солнечных батарей, дисплеев, перезаряжаемых батарей, сенсоров и биосенсоров, суперконденсаторов, электрокатализаторов и других электрохимических устройств.
Наиболее эффективными методами получения МПНК являются методы соосаждения и in situ полимеризации мономеров в реакционной среде, содержащей магнитные наночастицы.
Метод соосаждения позволяет получить нанокомпозиты Fe3O4/ПАНи путем смешения растворов ПАНи, имеющего структуру эмеральдин-основания, в N-МП и водных растворов FeSO4 с последующим осаждением на ПАНи в щелочной среде наночастиц Fe3O4 [1, 2]. Наночастицы Fe3O4 представляют собой игольчатые кристаллы с 
и d=8-30 нм. Развитием этого метода является осаждение наночастиц оксида железа с одновременной полимеризацией мономера. Так, нанокомпозиты Fe3O4/ПАНи получают при полимеризации анилина в водном растворе, содержащем FeCl2 и FeCl3 в качестве окислителя [3, 4]. Соотношение FeCl2 : FeCl3 = 1 : 1.5. Наночастицы Fe3O4 образуются при pH > 4.5. С увеличением pH растет содержание железа. Размеры наночастиц Fe3O4 15 < d < 50 нм и зависят от величины pH, уменьшаясь с ее ростом.
Для получения МПНК чаще всего используют метод in situ полимеризации мономера в присутствии магнитных наночастиц. В качестве мономеров используют анилин, пиррол, этилендиокситиофен. Полимеризацию ведут в реакционной среде, содержащей наночастицы Fe3O4, γ-Fe2O3, α-Fe2O3, Co3O4, ферритов Zn, Ni, Mn, в присутствии окислителей (NH4)2S2O8, H2O2 или FeCl3 [5-11].
Рассмотренные гибридные наноматериалы, как правило, являются суперпарамагнетиками благодаря малым размерам и высокой дисперсности магнитных наночастиц. Намагниченность насыщения варьируется в пределах MS ~ 0.06-80.4 Гс⋅см3/г [4, 5] и сильно зависит от состава нанокомпозита, увеличиваясь с ростом содержания магнитных наночастиц.
Наиболее близкими к предложенным являются металлополимерный нанокомпозитный магнитный материал на основе полианилина и наночастиц Fe3O4 и способ получения этого магнитного материала окислительной полимеризацией анилина в присутствии наночастицы Fe3O4 в кислой среде (pH 2.5) под действием H2O2 в качестве окислителя [12]. Магнитные наночастицы имеют размеры 10-12 нм.
Недостатком известного материала и способа является низкая намагниченность насыщения - MS не выше 6.2 Гс⋅см3/г. При этом реакцию полимеризации проводят в течение 20 ч.
Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении намагниченности насыщения гибридного металлополимерного нанокомпозитного дисперсного магнитного материала с суперпарамагнитными свойствами, высокой термостойкостью (термостабильностью) и упрощении его получения.
Поставленная задача решается тем, что предложен металлополимерный нанокомпозитный магнитный материал, включающий полимерную матрицу и диспергированные в ней наночастицы Fe3O4, в котором в качестве полимерной матрицы используют матрицу из поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина (ПАММФ) при содержании наночастиц Fe3O4 в материале 1-70 масс. % от массы ПАММФ.
Поставленная задача также решается тем, что в способе получения металлополимерного нанокомпозитного магнитного материала окислительной полимеризацией мономера in situ на поверхности наночастиц Fe3O4 в присутствии водного раствора окислителя, для получения указанного материала в качестве мономера используют 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорид - нейтральный красный, в качестве окислителя - персульфат аммония, мольное соотношение окислителя к мономеру при проведении окислительной полимеризации равно 2-5, перед ней мономер растворяют в органическом растворителе, в качестве которого используют ацетонитрил, диметилформамид или диметилсульфоксид, до концентрации 0.01-0.05 моль/л и добавляют к раствору наночастицы Fe3O4 в количестве 1-70 масс. % от массы ПАММФ, а окислительную полимеризацию проводят при 0-60°С в течение 1-6 ч.
Мономер представляет собой гетероциклическое соединение, имеющее в своей структуре два атома азота, соединяющие два фенильных кольца:
Формирование металлополимерного дисперсного магнитного материала Fe3O4/ПАММФ включает синтез наночастиц Fe3O4 путем гидролиза смеси хлоридов железа (II) и (III) в соотношении 1:2 в растворе гидроксида аммония, закрепление мономера на поверхности предварительно полученных наночастиц магнетита, внесенных в реакционную среду синтеза нанокомпозита, с последующей in situ полимеризацией в присутствии водного раствора окислителя - персульфата аммония. ПАММФ способен формировать в ходе синтеза пленочные покрытия на поверхности субстрата, внесенного в реакционный раствор.
Получение металлополимерного дисперсного магнитного материала (нанокомпозита) Fe3O4/поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназин (Fe3O4/ПАММФ) проводят следующим образом. Сначала осуществляют синтез наночастиц Fe3O4 путем гидролиза смеси хлоридов железа (II) и (III) в соотношении 1:2 в растворе гидроксида аммония при 60°С [13]. Могут также использовать наночастицы Fe3O4, ранее полученные любым другим известным способом. Полученную суспензию нагревают на водяной бане до 80°С и перемешивают в течение 0.5 ч. Охлаждение суспензии проводят при комнатной температуре при постоянном интенсивном перемешивании в течение 1 ч. Для закрепления мономера на поверхности Fe3O4 наночастицы отфильтровывают, промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции фильтрата и сразу же без предварительной сушки добавляют в раствор АДМФГ требуемой концентрации (0.01-0.05 моль/л) в органическом растворителе - ацетонитриле, ДМФА или ДМСО. Процесс ведут при 40-60°С при постоянном интенсивном перемешивании в течение 0.5-1 ч. Охлаждение суспензии проводят при комнатной температуре при постоянном интенсивном перемешивании в течение 1 ч. Полученную суспензию Fe3O4/АДМФГ перемешивают в УЗ мойке при комнатной температуре в течение 0.5 ч. Затем для проведения окислительной полимеризации in situ АДМФГ на поверхности наночастиц Fe3O4, к суспензии Fe3O4/АДМФГ в ацетонитриле, термостатированной при постоянном перемешивании при 0-60°С, по каплям добавляют водный раствор окислителя (например, персульфата аммония) (0.01-0.10 моль/л). Соотношение объемов органической и водной фаз составляет 1:1 (Vобщ.=60 мл). Реакцию полимеризации проводят в течение 1-6 ч при постоянном интенсивном перемешивании при 0-60°С. По окончании синтеза реакционную смесь осаждают в пятикратный избыток дистиллированной воды. Полученный продукт отфильтровывают, многократно промывают дистиллированной водой для удаления остатков реагентов и сушат под вакуумом над KOH до постоянной массы.
Образование нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ подтверждено данными просвечивающей (ПЭМ) и сканирующей (СЭМ) электронной микроскопии, ИК Фурье спектроскопии и рентгеноструктурного исследования, представленными на фиг. 1-7, где I - интенсивность, 2θ - угол, I/I0 - соотношение интенсивностей падающего и прошедшего излучения, ν - частота излучения.
На фиг. 1 представлены ИК-спектры ПАММФ (а) и нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ, полученного при [Fe]=22 (б) и 50% (в). На фиг. 2 представлены дифрактограммы ПАММФ (а) и нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ, полученного при [Fe]=22 (б) и 50% (в). На фиг. 3 представлено распределение по размерам кристаллитов Fe3O4 в нанокомпозите Fe3O4/ПАММФ, полученном при [Fe]=22 (1) и 50% (2). На фиг. 4 представлена микрофотография нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ, полученного при [Fe]=22%. На фиг. 5 представлена микрофотография нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ, полученного при [Fe]=45%. На фиг. 6 представлена микрофотография нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ, полученного при [Fe]=50%. На фиг. 7 представлены СЭМ изображения ПАММФ (а) и нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ, полученного при [Fe]=22% (б).
Анализ результатов спектральных исследований методами ИК Фурье, электронной, рентгенофотоэлектронной спектроскопии, ЯМР 13С твердого тела высокого разрешения ВМУ позволяет представить химическую структуру поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина (ПАММФ) следующим образом:
ПАММФ представляет собой полулестничный гетероциклический полимер, содержащий атомы азота, участвующие в общей системе полисопряжения. ПАММФ впервые получен в условиях химической окислительной полимеризации АДМФГ в водных растворах ацетонитрила или ДМФА. Для достижения высокого выхода процесс необходимо проводить при достаточно низких концентрациях мономера (0.02 моль/л), а также при соотношении [окислитель]:[мономер]=2-5 в течение 4 ч. Максимальный выход полимера 60-68% достигается в интервале температур 0-40°С. Использование ДМФА вместо ацетонитрила не влияет на выход продукта [14].
Полученные гетероциклические полимеры, способные формировать в ходе синтеза пленочные покрытия на поверхности субстрата, внесенного в реакционный раствор, являются аморфными, электроактивными и термостабильными. Они сохраняют электроактивность в широком диапазоне значений рН (рН=1-6). 50%-ная потеря массы ПАММФ наблюдается при 475°С на воздухе и 865°С в токе аргона [14].
Сравнение ИК-спектров полимера и нанокомпозита показало, что в ИК-спектрах нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ сохраняются все характеристические полосы, присутствующие в ПАММФ (фиг. 1). Как и в ПАММФ, в нанокомпозите рост полимерной цепи осуществляется путем присоединения С-N между 3-аминогруппами и параположением фенильных колец по отношению к азоту с одновременным отщеплением аниона Cl- и одной метальной группы от 7-диметиламиногруппы. Регистрацию ИК-спектров выполняют на ИК Фурье спектрометре «IFS 66v» в области 4000-400 см-1 и обрабатывают по программе Soft-Spectra. Образцы готовят в виде таблеток, прессованных с KBr.
Характеристичным изменением в ИК-спектрах нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ по сравнению со спектром полимера является появление полосы поглощения при 572 см-1, отвечающей валентным колебаниям связи Fe-О (фиг. 1). Появление этой полосы подтверждает закрепление мономера на наночастицах Fe3O4 с образованием связи Fe-O. При этом увеличение содержания Fe3O4 в нанокомпозите приводит к значительному росту интенсивности полосы при 572 см-1, характеризующей связь Fe-O.
Образование наночастиц Fe3O4 подтверждено методом РФА. На дифрактограмме нанокомпозита четко идентифицируются пики отражения Fe3O4 в области углов рассеяния 2θ=46.1°, 54.2°, 66.9°, 84.8°, 91.2°, 102.2° (фиг. 2). Рентгеноструктурные исследования проводят при комнатной температуре на рентгеновском дифрактометре «Дифрей» с фокусировкой по Бреггу-Брентано на CrKα-излучении.
По результатам рентгеноструктурного анализа рассчитано распределение по размерам кристаллитов Fe3O4. На фиг. 3 представлено распределение по размерам областей когерентного рассеяния (ОКР) в наночастицах Fe3O4. Кривые распределения по размерам узкие. Около 90-95% кристаллитов Fe3O4 имеют размеры до 8 нм. По данным ПЭМ наночастицы Fe3O4 имеют размеры 4<d<10 нм (фиг. 4-6). По данным атомно-абсорбционной спектроскопии содержание Fe=1-50 масс. %. Электронно-микроскопические исследования осуществляют на просвечивающем электронном микроскопе LEO912 АВ OMEGA и растровом электронном автоэмиссионном микроскопе Supra 25 производства Zeiss с рентгеноспектральной энергодисперсионной приставкой INCA Energy производства Oxford Instruments для определения элементного состава образцов. Разрешение на получаемых изображениях составляет величину 1-2 нм. Содержание металла в нанокомпозите Fe3O4/ПАММФ количественно определяют методом атомно-абсорбционной спектрометрии на спектрофотометре AAS 30 фирмы "Carl Zeiss JENA". Погрешность определения содержания Fe составляла ±1%.
На фиг. 8 представлена намагниченность нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ как функция приложенного магнитного поля при комнатной температуре, где Fe3O4/ПАММФ получен при [Fe]=22 (1), 35 (2), 45 (3) и 50% (4).
Остаточная намагниченность наноматериала MR составляет до 0.25 Гс⋅см3/г, коэрцитивная сила НС - до 3.5 Э (фиг. 8).
Намагниченность насыщения заявленного материала - MS=16-75 Гс⋅см3/г, тогда как по прототипу она не превышает 6.2 Гс⋅см3/г. Константа прямоугольности петли гистерезиса kn, представляющая собой отношение остаточной намагниченности MR к намагниченности насыщения MS, составляет до 0.007, что подтверждает его суперпарамагнитные свойства. Полученная величина MR/MS характерна для одноосных, однодоменных частиц. Для измерения магнитных характеристик систем используют вибрационный магнитометр. Ячейка вибрационного магнитометра представляет собой проточный кварцевый микрореактор, позволяющий исследовать химические превращения в условиях in situ. Проводят измерения удельной намагниченности J в зависимости от величины магнитного поля H и на их основании определяют магнитные характеристики образцов при комнатной температуре.
Такие нанокомпозитные материалы, обладающие магнитными свойствами, могут быть использованы в системах магнитной записи информации, медицине, гипертермии, для создания контрастирующих материалов для магниторезонансной томографии, электромагнитных экранов, для каталитического удаления органических загрязнителей воды в комбинации с магнитным сепарированием для очистки воды, как антистатические покрытия и материалы, поглощающие электромагнитное излучение в различных диапазонах длины волны, электрокатализаторов и др.
Нанокомпозит Fe3O4/ПАММФ характеризуется высокой термостабильностью. Термическая стабильность нанокомпозита исследована методами ТГА и ДСК.
На фиг. 9 показана температурная зависимость уменьшения массы ПАММФ (1, 2) и нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ (3, 4), полученного при [Fe]=22%, при нагревании до 1000°С со скоростью 10°С/мин в токе аргона (1, 3) и на воздухе (2, 4). На фиг. 10 показаны ДСК-термограммы нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ, полученного при [Fe]=22%, при нагревании в токе азота до 350°С со скоростью 10°С/мин (1 - первое нагревание, 2 - второе нагревание).
Как видно, характер кривых потери массы и температуры начала разложения образцов не меняются до 320°С. При этом потеря массы при низких температурах связана с удалением влаги, что подтверждается данными ДСК (фиг. 10).
Термическая стабильность нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ немного выше, чем ПАММФ. В инертной среде выше 320°С потеря массы образцов происходит постепенно. ПАММФ теряет половину первоначальной массы в инертной атмосфере при 865°С. В нанокомпозите при 1000°С остаток составляет 43%. Процессы термоокислительной деструкции начинаются при 300°С; 50%-ная потеря массы полимера наблюдается при 475°С, а нанокомпозита - при 460°С. Термический анализ осуществляют на приборе TGA/DSC1 фирмы "Mettler Toledo" в динамическом режиме в интервале 30-1000°С на воздухе и в токе азота. Навеска полимеров - 100 мг, скорость нагревания 10°С/мин, ток азота - 10 мл/мин. В качестве эталона используют прокаленный оксид алюминия. Анализ образцов проводят в тигле Al2O3. ДСК-анализ проводят на калориметре DSC823e фирмы "Mettler Toledo". Нагрев образцов осуществляют со скоростью 10°С/мин, в атмосфере аргона при его подаче 70 мл/мин. Обработка результатов измерения проводят с помощью сервисной программы STARe, поставляемой в комплекте с прибором.
В выбранных условиях формируется термостойкий гибридный наноматериал, в котором магнитные наночастицы Fe3O4 с размерами 4 < d < 10 нм гомогенно диспергированы в электроактивной полимерной матрице ПАММФ, тогда как магнитные наночастицы по прототипу имеют размеры 10-12 нм. Полимер сохраняет электроактивность в широком диапазоне значений pH 1-6. Коэффициент прямоугольности петли гистерезиса κn ~ 0, что свидетельствует о суперпарамагнитном поведении гибридного наноматериала. Нанокомпозитный материал Fe3O4/ПАММФ представляет собой черный порошок, нерастворимый в органических растворителях. Такие нанокомпозитные материалы могут быть использованы в органической электронике и электрореологии, для создания микроэлектромеханических систем, тонкопленочных транзисторов, перезаряжаемых батарей, сенсоров и биосенсоров, суперконденсаторов, солнечных батарей, дисплеев и других электрохимических устройств.
Новизна предлагаемых методов и подходов к созданию гибридного дисперсного материала определяется тем, что впервые полимерный компонент нанокомпозита представляет собой термостойкий электроактивный гетероциклический полимер ПАММФ.
Преимущества предложенного материала и способа:
1. Предлагаемый метод формирования металлополимерного нанокомпозитного материала в условиях окислительной полимеризации in situ позволяет получать наночастицы Fe3O4 различного состава, размеры которых отвечают критерию однодоменности (4 < d < 10 м), обусловливающие суперпарамагнитное поведение нанокомпозитного материала. Магнитные наночастицы Fe3O4 по прототипу имеют размеры 10-12 нм. Константа прямоугольности петли гистерезиса κn, представляющая собой отношение остаточной намагниченности MR к намагниченности насыщения MS, составляет 0-0.007. Остаточная намагниченность материала MR составляет 0-0.25 Гс⋅см3/г, коэрцитивная сила - 
. Намагниченность насыщения заявленного материала - MS = 16-75 Гс⋅см3/г, тогда как по прототипу она не превышает 6.2 Гс⋅см3/г.
2. Формирование гибридного наноматериала Fe3O4/ПАММФ осуществляется в условиях окислительной полимеризации in situ в нейтральной среде при 0-60°C в течение 1-6 ч - вместо более, чем 20 ч по прототипу, что позволяет исключить сложное оборудование и существенно снизить энергозатраты.
3. Так как ПАММФ сохраняет электроактивность в широком диапазоне pH, нанокомпозит на его основе может быть использован для создания электрохимических устройств, например сенсоров и биосенсоров, перезаряжаемых батарей, суперконденсаторов, тонкопленочных транзисторов, нанодиодов, модулей памяти, датчиков и нанозондов.
4. Высокая термостабильность нанокомпозита Fe3O4/ПАММФ определяется высокой термической и термоокислительной стабильностью ПАММФ. Высокая термостабильность полимерной матрицы на воздухе (до 300-330°C) и в инертной атмосфере (при 1000°C остаток составляет 43-70%) обеспечивает возможность использования предложенного нанокомпозитного дисперсного материала Fe3O4/ПАММФ в высокотемпературных процессах, например в качестве конструкционных материалов, защитных покрытий, носителей катализаторов в топливных элементах, перезаряжаемых и солнечных батарей.
Авторами предложенного изобретения впервые получены гибридные металлополимерные нанокомпозитные магнитные материалы, в которых наночастицы Fe3O4 гомогенно диспергированы в термостойкой полимерной матрице ПАММФ.
Примеры получения металлополимерного нанокомпозитного дисперсного материала Fe3O4/ПАММФ. Характеристики полученных по примерам нанокомпозитных материалов: содержание Fe, размеры наночастиц Fe3O4, термостойкость (термостабильность) и магнитные характеристики (намагниченность насыщения MS, остаточная намагниченность MR, константа прямоугольности петли гистерезиса κn = MR/MS, коэрцитивная сила HC) приведены в таблице 1.
Пример 1
Получение нанокомпозита Fe3O4/поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназин (Fe3O4/ПАММФ) проводят следующим образом. Сначала осуществляют синтез наночастиц Fe3O4 путем гидролиза смеси хлоридов железа (II) и (III) в соотношении 1:2 в растворе гидроксида аммония при 60°C. Для этого 0.86 г FeSO4 × 7H2O и 2.35 г FeCl3 × 6H2O растворяют в 20 мл дистиллированной воды (содержание [Fe] = 50% от общей массы), нагревают до 60°C, затем добавляют 5 мл NH4OH. Полученную суспензию нагревают на водяной бане до 80°C и перемешивают в течение 0.5 ч. Охлаждение суспензии проводят при комнатной температуре при постоянном интенсивном перемешивании в течение 1 ч. Наночастицы Fe3O4 отфильтровывают, промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции фильтрата. Для закрепления мономера на поверхности наночастиц Fe3O4 0.02 моль/л (0.38 г) АДМФГ растворяют в ацетонитриле (30 мл). В полученный раствор добавляют без предварительной сушки свежеприготовленные наночастицы Fe3O4. Процесс ведут при 60°C при постоянном интенсивном перемешивании в течение 1 ч. Охлаждение суспензии проводят при комнатной температуре при постоянном интенсивном перемешивании в течение 1 ч. Полученную суспензию Fe3O4/АДМФГ перемешивают в УЗ мойке при комнатной температуре в течение 0.5 ч. Затем для проведения окислительной полимеризации in situ АДМФГ на поверхности наночастиц Fe3O4, к суспензии Fe3O4/АДМФГ в ацетонитриле, термостатированной при постоянном перемешивании при 15°C, по каплям добавляют водный раствор (30 мл) персульфата аммония 0.04 моль/л (0.548 г). Соотношение объемов органической и водной фаз составляет 1:1 (Vобщ. = 60 мл). Реакцию полимеризации проводят в течение 4 ч при постоянном интенсивном перемешивании при 15°C. По окончании синтеза реакционную смесь осаждают в пятикратный избыток дистиллированной воды. Полученный продукт отфильтровывают, многократно промывают дистиллированной водой для удаления остатков реагентов и сушат под вакуумом над KOH до постоянной массы. Выход Fe3O4/ПАММФ составляет 1.179 г.
Пример 2
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.172 г FeSO4 × 7H2O и 0.47 г FeCl3 × 6H2O (содержание [Fe] = 10% от общей массы).
Пример 3
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но синтез проводят в течение 6 ч.
Пример 4
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.946 г FeSO4 × 7H2O и 2.585 г FeCl3 × 6H2O (содержание [Fe] = 55% от общей массы).
Пример 5
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 2, но синтез проводят при интенсивном перемешивании при 40°C.
Пример 6
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.43 г FeSO4 × 7H2O и 1.175 г FeCl3 × 6H2O (содержание [Fe] = 25% от общей массы).
Пример 7
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 2, но берут 1.37 г персульфата аммония ([окислитель] : [мономер] = 5).
Пример 8
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но синтез проводят при интенсивном перемешивании при 0°C.
Пример 9
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но синтез проводят при интенсивном перемешивании при 60°C.
Пример 10
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 3, но синтез проводят при интенсивном перемешивании при 0°C.
Пример 11
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 10, но берут 1.37 г персульфата аммония ([окислитель] : [мономер] = 5).
Пример 12
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но синтез проводят в течение 1 ч.
Пример 13
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 12, но берут 0.378 г FeSO4 × 7H2O и 1.034 г FeCl3 × 6H2O (содержание [Fe] = 22% от общей массы).
Пример 14
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 6, но синтез проводят в течение 3 ч.
Пример 15
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 7, но берут 0.825 г FeSO4 × 7H2O и 2.256 г FeCl3 × 6H2O (содержание [Fe] = 48% от общей массы).
Пример 16
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 3, но берут 0.95 г АДМФГ ([мономер] = 0.05 моль/л).
Пример 17
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 2, но берут 0.19 г АДМФГ ([мономер] = 0.01 моль/л).
Пример 18
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.258 г FeSO4 × 7H2O и 0.705 г FeCl3 × 6H2O (содержание [Fe] = 15% от общей массы).
Пример 19
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 15, но берут 0.822 г персульфата аммония ([окислитель] : [мономер] = 3).
Пример 20
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.274 г персульфата аммония ([окислитель] : [мономер] = 1).
Пример 21
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.504 г FeSO4 × 7H2O и 2.115 г FeCl3 × 6H2O (содержание [Fe] = 45% от общей массы).
Пример 22
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.602 г FeSO4 × 7H2O и 1.645 г FeCl3 × 6H2O (содержание [Fe] = 35% от общей массы).
Пример 23
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 13, но синтез проводят в течение 4 ч.
Пример 24
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но нанокомпозит получают в растворе ДМФА.
Замена растворителя на ДМСО не приводит к значимому изменению показателей, а также практически не сказывается на свойствах полученного материала
1. Wan M., Zhou W., Li J. Composite of polyaniline containing iron oxides with nanometer size. // Synth. Met. 1996. V. 78. №1. P. 27-31.
2. Wan M., Li W. A composite of polyaniline with both conducting and ferromagnetic functions. // J. Polym. Sci. A. Polym. Chem. 1997. V. 35. №11. P. 2129-2136.
3. Wan M, Li J. Synthesis and electrical-magnetic properties of polyaniline composites. // J. Polym. Sci. A. Polym. Chem. 1998. V. 36. №15. P. 2799-2805.
4. Aphesteguy J.C., Jacobo S.E. Composite of polyaniline containing iron oxides. // Physica B. 2004. V. 354. №1-4. P. 224-227.
5. Qiu G., Wang Q., Nie M. Polyaniline/Fe3O4 magnetic nanocomposite prepared by ultrasonic irradiation. // J. Appl. Polym. Sci. 2006. V. 102. №3. P. 2107-2111.
6. Mallikarjuna N.N., Manohar S.K., Kulkarni P.V., Venkataraman A., Aminabhavi T.M. Novel high dielectric constant nanocomposites of polyaniline dispersed with γ-Fe2O3 nanoparticles. // J. Appl. Polym. Sci. 2005. V. 97. №5. P. 1868-1874.
7. Li L., Jiang J., Xu F. Novel polyaniline-LiNi0.5La0.02Fe1.98O4 nanocomposites prepared via an in situ polymerization. // Eur. Polym. J. 2006. V. 42. №10. P. 2221-2227.
8. Prasanna G.D., Jayanna H.S., Prasad V. Preparation, structural, and electrical studies of polyaniline/ZnFe2O4 nanocomposites. // J. Appl. Polym. Sci. 2011. V. 120. №5. P. 2856-2862.
9. Bhaumik M., Leswifi T.Y., Maity A., Shrinivasu V.V., Onyango M.S. Removal of fluoride from aqueous solution by polypyrrole/Fe3O4 magnetic nanocomposite. // J. Hasardous Mater. 2011. V. 186. №1. P. 150-159.
10. Jokar M., Foroutani R., Safaralizadeh M.H., Farhadi K. Synthesis and Characterization of Polyaniline/Fe3O4 Magnetic Nanocomposite as Practical Approach for Fluoride Removal Process. // Annual Research and Review in Biology. 2014. V. 4. №21. P. 3262-3273.
11. Umare S.S., Shambharkar B.H., Ninghthoujam R.S. Synthesis and characterization of polyaniline-Fe3O4 nanocomposite: Electrical conductivity, magnetic, electrochemical studies. // Synth. Met. 2010. V. 160. №17-18. P. 1815-1821.
12. Yang C., Du J., Peng Q., Qiao R., Chen W., Xu C, Shuai Z., Gao M. Polyaniline/Fe3O4 Nanoparticle Composite: Synthesis and Reaction Mechanism. // J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113. №15. P. 5052-5058.
13. Massart R. // Preparation of aqueous magnetic liquids in alkaline and acidic media. IEEE Trans. Magn. 1981. V. 17. №2. P. 1247-1248.
14. Озкан С.Ж., Карпачева Г.П., Бондаренко Г.Н., Колягин Ю.Г. Полимеры на основе 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорида: синтез, структура и свойства. // Высокомолек. соед. Б. 2015. Т. 57. №2. С. 113-123.
Claims (2)
1. Металлополимерный нанокомпозитный магнитный материал, включающий полимерную матрицу и диспергированные в ней наночастицы Fe3O4, отличающийся тем, что в качестве полимерной матрицы используют матрицу из поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина ПАММФ при содержании наночастиц Fe3O4 в материале 1-70 мас.% от массы ПАММФ.
2. Способ получения металлополимерного нанокомпозитного магнитного материала окислительной полимеризацией мономера in situ на поверхности наночастиц Fe3O4 в присутствии водного раствора окислителя, отличающийся тем, что для получения материала по п. 1 в качестве мономера используют 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорид - нейтральный красный, в качестве окислителя - персульфат аммония, мольное соотношение окислителя к мономеру при проведении окислительной полимеризации равно 2-5, перед ней мономер растворяют в органическом растворителе, в качестве которого используют ацетонитрил, диметилформамид или диметилсульфоксид, до концентрации 0,01-0,05 моль/л и добавляют к раствору наночастицы Fe3O4 в количестве 1-70 мас.% от массы ПАММФ, а окислительную полимеризацию проводят при 0-60°С в течение 1-6 ч.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109211A RU2637333C2 (ru) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | Металлополимерный нанокомпозитный магнитный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и наночастиц Fe3O4 и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109211A RU2637333C2 (ru) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | Металлополимерный нанокомпозитный магнитный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и наночастиц Fe3O4 и способ его получения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016109211A RU2016109211A (ru) | 2017-09-18 |
| RU2637333C2 true RU2637333C2 (ru) | 2017-12-04 |
Family
ID=59893671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016109211A RU2637333C2 (ru) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | Металлополимерный нанокомпозитный магнитный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и наночастиц Fe3O4 и способ его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2637333C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019141779A1 (en) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | F. Hoffmann-La Roche Ag | Hypercrosslinking with diamine crosslinkers |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2004124067A (ru) * | 2002-01-08 | 2006-01-20 | Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Органикоммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн (Au) Зейшн (Au) | Комплексообразующие смолы и способ их получения |
| CN103289400A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-11 | 山西大同大学 | 四氧化三铁/聚吡咯复合材料及其制备方法 |
| CN105315461A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-10 | 西北师范大学 | 溶剂热制备聚苯胺-四氧化三铁纳米复合材料的方法 |
-
2016
- 2016-03-15 RU RU2016109211A patent/RU2637333C2/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2004124067A (ru) * | 2002-01-08 | 2006-01-20 | Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Органикоммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн (Au) Зейшн (Au) | Комплексообразующие смолы и способ их получения |
| CN103289400A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-11 | 山西大同大学 | 四氧化三铁/聚吡咯复合材料及其制备方法 |
| CN105315461A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-10 | 西北师范大学 | 溶剂热制备聚苯胺-四氧化三铁纳米复合材料的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| YANG C. et al. Polyaniline/Fe 3 O 4 Nanoparticle Composite: Synthesis and Reaction Mechanism, Journal of Physical Chemistry B, 2009, v. 113, N 15, pp. 5052-5058. * |
| БОНДАРЕНКО Г.Н. и др. Полимеры на основе 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорида: синтез, структура и свойства. Высокомолекулярные соединения. Серия Б, 2015, т. 57, N 2, cc. 113-123. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019141779A1 (en) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | F. Hoffmann-La Roche Ag | Hypercrosslinking with diamine crosslinkers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016109211A (ru) | 2017-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nandapure et al. | Magnetic and transport properties of conducting polyaniline/nickel oxide nanocomposites | |
| Guo et al. | Fabrication and characterization of iron oxide nanoparticles filled polypyrrole nanocomposites | |
| Reddy et al. | Organosilane modified magnetite nanoparticles/poly (aniline-co-o/m-aminobenzenesulfonic acid) composites: synthesis and characterization | |
| Deng et al. | Magnetic and conducting Fe3O4–cross-linked polyaniline nanoparticles with core–shell structure | |
| Wang et al. | Preparation and electromagnetic properties of Polyaniline (polypyrrole)-BaFe12O19/Ni0. 8Zn0. 2Fe2O4 ferrite nanocomposites | |
| Durmus et al. | Preparation and characterization of polyaniline (PANI)–Mn3O4 nanocomposite | |
| Jiang et al. | A novel poly (o-anisidine)/CoFe2O4 multifunctional nanocomposite: preparation, characterization and properties | |
| Aydın et al. | Synthesis and characterization of poly (3-thiophene acetic acid)/Fe3O4 nanocomposite | |
| Kavas et al. | Negative permittivity of polyaniline–Fe 3 O 4 nanocomposite | |
| Hussein et al. | The impact of graphene nano-plates on the behavior of novel conducting polyazomethine nanocomposites | |
| Chitra et al. | Effect of ultrasonication on particle size and magnetic properties of polyaniline NiCoFe2O4 nanocomposites | |
| Kumar et al. | Poly (p-phenylenediamine)-based nanocomposites with metal oxide nanoparticle for optoelectronic and magneto-optic application | |
| Donescu et al. | Synthesis and magnetic properties of inverted core-shell polyaniline-ferrite composite | |
| Sun et al. | One-step solution synthesis of Fe2O3 nanoparticles at low temperature | |
| Mallick et al. | Paramagnetic polyaniline nanospheres | |
| Unal et al. | Synthesis, dielectric and magnetic characteristics of poly (1-vinyl-1, 2, 4-triazole)(PVTri)–barium hexaferrite composite | |
| Meng et al. | Hybrid conjugated polymer/magnetic nanoparticle composite nanofibers through cooperative non-covalent interactions | |
| RU2663049C1 (ru) | Нанокомпозитный магнитный материал и способ его получения | |
| Singh et al. | Synthesis and humidity sensing property of α-Fe2O3 and polyaniline composite | |
| RU2601005C2 (ru) | Металлополимерный дисперсный магнитный материал и способ его получения | |
| Zakaria et al. | Molecular magnetic thin films made from Ni-Co Prussian blue analogue anchored on silicon wafers | |
| RU2637333C2 (ru) | Металлополимерный нанокомпозитный магнитный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и наночастиц Fe3O4 и способ его получения | |
| RU2635254C2 (ru) | Нанокомпозитный магнитный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и наночастиц Fe3O4, закрепленных на одностенных углеродных нанотрубках, и способ его получения | |
| Jiang et al. | Synthesis and magnetic performance of polyaniline/Mn–Zn ferrite nanocomposites with intrinsic conductivity | |
| US9847157B1 (en) | Ferromagnetic β-MnBi alloy |