CZ308722B6 - Způsob přípravy magnetického kompozitního materiálu a suspenze pro přípravu tímto způsobem - Google Patents
Způsob přípravy magnetického kompozitního materiálu a suspenze pro přípravu tímto způsobem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308722B6 CZ308722B6 CZ201986A CZ201986A CZ308722B6 CZ 308722 B6 CZ308722 B6 CZ 308722B6 CZ 201986 A CZ201986 A CZ 201986A CZ 201986 A CZ201986 A CZ 201986A CZ 308722 B6 CZ308722 B6 CZ 308722B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- magnetic
- suspension
- microparticles
- prepared
- acetone
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 59
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 22
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 8
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 claims description 5
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OSASVXMJTNOKOY-UHFFFAOYSA-N chlorobutanol Chemical class CC(C)(O)C(Cl)(Cl)Cl OSASVXMJTNOKOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical class [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229960004926 chlorobutanol Drugs 0.000 claims description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002889 diamagnetic material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 10
- 230000004044 response Effects 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 3
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 3
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000009108 Chlorella vulgaris Species 0.000 description 2
- 235000007089 Chlorella vulgaris Nutrition 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 2
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- -1 oleic acid Chemical class 0.000 description 2
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- BHKKSKOHRFHHIN-MRVPVSSYSA-N 1-[[2-[(1R)-1-aminoethyl]-4-chlorophenyl]methyl]-2-sulfanylidene-5H-pyrrolo[3,2-d]pyrimidin-4-one Chemical compound N[C@H](C)C1=C(CN2C(NC(C3=C2C=CN3)=O)=S)C=CC(=C1)Cl BHKKSKOHRFHHIN-MRVPVSSYSA-N 0.000 description 1
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 108010093096 Immobilized Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241001428390 Jania Species 0.000 description 1
- 241000003482 Japonochytrium Species 0.000 description 1
- 235000014663 Kluyveromyces fragilis Nutrition 0.000 description 1
- 241000862991 Leptothrix <Bacteria> Species 0.000 description 1
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 244000253911 Saccharomyces fragilis Species 0.000 description 1
- 235000018368 Saccharomyces fragilis Nutrition 0.000 description 1
- 241000195474 Sargassum Species 0.000 description 1
- 241001260874 Sargassum horneri Species 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002359 drug metabolite Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000000598 endocrine disruptor Substances 0.000 description 1
- 231100000049 endocrine disruptor Toxicity 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940031154 kluyveromyces marxianus Drugs 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 210000003097 mucus Anatomy 0.000 description 1
- 239000006070 nanosuspension Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 description 1
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 1
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
- 239000002676 xenobiotic agent Substances 0.000 description 1
- 230000002034 xenobiotic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C1/00—Magnetic separation
- B03C1/005—Pretreatment specially adapted for magnetic separation
- B03C1/01—Pretreatment specially adapted for magnetic separation by addition of magnetic adjuvants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C1/00—Magnetic separation
- B03C1/005—Pretreatment specially adapted for magnetic separation
- B03C1/015—Pretreatment specially adapted for magnetic separation by chemical treatment imparting magnetic properties to the material to be separated, e.g. roasting, reduction, oxidation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
- B32B3/08—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/16—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer formed of particles, e.g. chips, powder or granules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
-
- 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
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
-
- 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
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
-
- 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
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/10—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure
- H01F1/11—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Magnetické kompozitní materiály se obvykle připravují modifikací vhodného diamagnetického neboli nemagnetického materiálu. Předložený způsob magnetické modifikace, umožňující extrémně rychlou přípravu magnetických kompozitních materiálů, je založen na důkladném smísení suspenze magnetických nanočástic a/nebo mikročástic ve vysoce těkavých organických rozpouštědlech s vybraným modifikovaným materiálem. Alternativně je možné provést nástřik magnetické suspenze na modifikovaný diamagnetický materiál. K tomuto účelu je možno využít různé typy magnetických suspenzí, které jsou charakterizovány nízkou teplotou varu použitého organického rozpouštědla, např. chloroform, petrolether, dichlormethan, aceton nebo n-pentan nebo jiných nízkovroucích organických sloučenin. Finální magneticky modifikovaný produkt lze získat ve velmi krátké době, obvykle do 5 až 10 minut, na rozdíl od konvenčních postmagnetizačních technik vyžadujících typicky několika hodinové sušení.
Description
Název vynálezu:
Způsob přípravy magnetického kompozitního materiálu a suspenze pro přípravu tímto způsobem
Anotace:
Magnetické kompozitní materiály se obvykle připravují modifikací vhodného diamagnetického neboli nemagnetického materiálu. Předložený způsob magnetické modifikace, umožňující extrémně rychlou přípravu magnetických kompozitních materiálů, je založen na důkladném smísení suspenze magnetických nanočástic a/nebo mikročástic ve vysoce těkavých organických rozpouštědlech s vybraným modifikovaným materiálem. Alternativně je možné provést nástřik magnetické suspenze na modifikovaný diamagnetický materiál. K tomuto účelu je možno využít různé typy magnetických suspenzí, které jsou charakterizovány nízkou teplotou varu použitého organického rozpouštědla, např. chloroform, petrolether, dichlormethan, aceton nebo n-pentan nebo jiných
Způsob přípravy magnetického kompozitního materiálu a suspenze pro přípravu tímto způsobem
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu přípravy magnetického kompozitního materiálu a suspenze pro přípravu tímto způsobem.
Dosavadní stav techniky
Magnetické kompozitní, případně biokompozitní materiály jsou materiály složené ze dvou a více složek, přičemž jedna z komponent je tvořena magnetickými nanočásticemi či mikročásticemi, jež jsou zodpovědné za odezvu modifikovaného materiálu k vnějšímu magnetickému poli. Tyto materiály mohou být připraveny různými postmagnetizačními technikami. Jedna z nich spočívá např. v přímém navázání ferimagnetických, feromagnetických nebo superparamagnetických nanočástic či mikročástic, často na bázi oxidů železa či feritů, nebo jiných magnetických materiálů, na povrch modifikovaného diamagnetického neboli nemagnetického materiálu, či do jeho pórů. Další technika postmagnetizace je založena na zabudování magnetických částic, příp. jiných magnetických materiálů do polymeru či na kovalentním zesítění (bio)polymeru v přítomnosti magnetických částic.
Postmagnetizace může být provedena např. pomocí magnetických kapalin, což jsou koloidní nanosuspenze magnetických superparamagnetických nanočástic připravených klasickou koprecipitační metodou za přesně definovaných podmínek, nebo pomocí suspenzí magnetických nanočástic a mikročástic, které byly syntetizovány, např. pomocí mikrovlnného záření či mechanochemické energie. Vzhledem k obvyklé nutnosti sušení vytvořeného magnetického kompozitního materiálu za účelem pevné fixace nanočástic na modifikovaném materiálu je nevýhodou vodných magnetických suspenzí zejména fakt, že teplota varu disperguj ícího prostředí, tedy vody, je 100 °C, což značně prodlužuje dobu sušení při přípravě magnetických kompozita; zároveň tento proces úpravy může narušit citlivější biologické materiály. Magnetické částice lze také dispergovat v minerálních či rostlinných olejích, které však obvykle mají vyšší teplotu varu, a zároveň zvyšují hydrofobicitu výsledného modifikovaného materiálu.
Úkolem vynálezu je proto vytvoření nové metody rychlé přípravy magnetických kompozitních materiálů, která by odstranila výše uvedené nedostatky a zároveň byla jednoduchá a cenově přijatelná, a to nejen v laboratorním měřítku, ale také v masovém průmyslovém využití.
Podstata vynálezu
Vytčený úkol je vyřešen díky způsobu přípravy magnetického kompozitního materiálu podle tohoto vynálezu, při kterém se nemagnetické materiály modifikují suspenzí magnetických nanočástic a/nebo mikročástic. Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že se připraví suspenze magnetických nanočástic a/nebo mikročástic v organické sloučenině, s výhodou rozpouštědle s teplotou varu do 70 °C, a touto suspenzí se modifikuje nemagnetický materiál smísením se suspenzí nebo nástřikem suspenze; poté následuje rychlé odpaření rozpouštědla za zvýšené teploty a fixace magnetických částic na povrchu nebo v pórech modifikovaného materiálu. Podstatou vynálezu je tedy extrémně rychlá a jednoduchá příprava magnetických kompozitních materiálů, založená na využití suspenzí magnetických nanočástic a/nebo mikročástic ve vysoce těkavých organických sloučeninách (rozpouštědlech). S výhodou je organické rozpouštědlo vybráno ze skupiny: n-pentan s teplotou varu 36,1 °C, petrolether s teplotou varu 44 až 62 °C, chloroform s teplotou varu 61,2 °C, dichlormethan s teplotou varu 39 °C, aceton s teplotou varu 56 °C, případně jiných nízkovroucích organických sloučenin.
-1 CZ 308722 B6
Vysoce těkavé neboli „highly volatile“ či HV suspenze magnetických nanočástic a/nebo mikročástic je možno připravit různými postupy. Jeden z možných postupů spočívá ve srážení železnatých a železitých solí ve vhodném poměru amoniakem nebo alkalickým hydroxidem a modifikaci vzniklých magnetických nanočástic a/nebo mikročástic vhodnou mastnou kyselinou, jako např. kyselinou olejovou, následovanou převodem do kyseliny dusičné, vody, acetonu a posléze vybraného vysoce těkavého rozpouštědla za vzniku magnetické suspenze.
Lze využít i alternativní postup přípravy, kdy je např. vodná suspenze mikrovlnně syntetizovaného magnetitu neboli MW magnetitu převedena přes vhodnou sérii rozpouštědel, jako je např. aceton-chloroform do vybraného vysoce těkavého organického rozpouštědla. Magnetické částice nejsou stabilizovány, a proto jsou charakteristické větší nanometrovou a mikrometrovou velikostí. Podobným způsobem je možno využít např. i nanočástice magnetických oxidů železa, které jsou připraveny mechanochemickou syntézou, nebo jinak připravené (nano)částice magnetických oxidů železa nebo feritů.
Předmětem vynálezu je rovněž suspenze pro přípravu magnetického kompozitního materiálu připravená výše uvedeným způsobem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že suspenze je tvořena magnetickými nanočásticemi a/nebo mikročásticemi, které je možno připravit mnoha popsanými postupy, které jsou následně suspendovány v organickém rozpouštědle s teplotou varu do 70 °C, s výhodou ze skupiny w-pentan, petrolether, chloroform, dichlormethan, aceton, případně v jiných nízkovroucích organických sloučeninách.
Výhody způsobu přípravy magnetického kompozitního materiálu podle tohoto vynálezu spočívají zejména vtom, že umožňuje velmi rychlou, jednoduchou, levnou a snadnou přípravu magnetického kompozitního materiálu vhodného pro masové průmyslové nasazení v široké škále aplikací, např. v biotechnologiích, environmentálních technologiích a v dalších oborech, a zároveň je jednoduchá a cenově přijatelná, a to nejen v laboratorním měřítku, ale také v masovém průmyslovém využití
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
2,0 g FeCL · 4 H2O byly rozpuštěny v 5 ml 2M HC1 a 5,4 g FeCL · 6 H2O ve 20 ml 2M HC1. Po rozpuštění byly obě soli smíchány a za intenzivního míchání (650 ot./min) byl velmi pomalu přikapáván koncentrovaný roztok hydroxidu amonného (25 % hmota.) do dosažení pH 10. Za stálého míchání bylo přidáno 1,3 ml kyseliny olejové a suspenze byla míchána další hodinu. Poté byla suspenze zahřívána na vodní lázni vytemperované na 35 °C s postupným zvyšováním teploty na 95 °C rychlostí ca 2 °C/min. Po ochlazení na pokojovou teplotu ca 23 °C byla suspenze okyselena přídavkem 15 % hmota. HNO3 na pH 5. Při změně pH byla magnetická suspenze vy srážena a sedimentované magnetické částice byly 4x promyty nejdříve vodou a poté acetonem. Po přidání 40 ml acetonu byla suspenze za stálého míchání (550 ot./min) zahřívána ve vodní lázni na 35 až 50 °C a aceton odpařen. Sediment magnetických částic byl resuspendován v chloroformu, petroletheru, dichlormethanu či w-pentanu v závislosti na typu připravované magnetické suspenze (MS). Připravená magnetická suspenze byla odstředěna při 5000 ot./min / 45 min a supernatant byl poté použit např. k magnetické modifikaci krmných kvasinek nebo jiných (bio)materiálů. V typickém příkladu byl 1 g krmných kvasinek Kluyveromyces marxianus nebo jiných (bio)materiálů důkladně smíchán se 2 ml petroletherové nebo N-pentanové MS. Sušením pod infračervenou (IC) lampou byl výsledný magnetický derivát připraven ve velmi krátké době, obvykle do 5 až 10 minut a vykazoval odezvu vůči vnějšímu magnetickému poli. Vytvořený magnetický materiál byl dlouhodobě stabilní ve vodné suspenzi.
- 2 CZ 308722 B6
Příklad 2
Za analogických podmínek jako v příkladu 1 s použitím všech typů připravených MS byly modifikovány smrkové piliny, bentonit, biouhel, aktivní uhlí, otruby, pomerančová kůra, hlenka Japonochytrium, řasa Sargassum, mikrořasa Chlorella vulgaris, bakterie Leptothrix a mnoho dalších (bio)materiálů. Veškeré magnetické kompozity vykazovaly odezvu vůči vnějšímu magnetickému poli a také dlouhodobou stabilitu ve vodném prostředí.
Příklad 3
Analogické podmínky z příkladu 1 byly také použity při magnetizaci textilních (polyuretanových a polyamidových) nanovláken (nanotextilu). Proces postmagnetizace byl ale realizován nástřikem připravených MS na modifikovaný nanotextil, následované sušením pod IC lampou. Tímto postupem lze magneticky upravit i nanovlákna (nanotextil), která jsou připravena z ve vodě rozpustného polymeru, např. polyvinylalkoholu. Veškeré modifikované materiály také vykazovaly magnetickou odezvu, peroxidasovou aktivitu a byly charakteristické velmi krátkou dobou přípravy (< 5 min).
Příklad 4 g FeSCfi · 7 H2O byl rozpuštěn ve 100 ml destilované vody. Do roztoku byl za stálého míchání přidáván 1M NaOH až do dosažení pH 12. Poté bylo přidáno 100 ml destilované vody a suspenze byla ošetřena mikrovlnným zářením v běžné kuchyňské mikrovlnné troubě (10 min, výkon 700 W). Vzniklé magnetické částice byly opakovaně promyty vodou do neutrální reakce. 10 ml magnetického sedimentu bylo poté převedeno do vhodného objemu (např. 50 ml) nízkovroucí organické fáze pomocí eluotropní řady (např. aceton a chloroform); výsledná magnetická suspenze nej častěji obsahovala w-pentan či petrolether. Takto připravená suspenze HV MW magnetitu byla obvykle uchovávána při -18 °C pro další použití. Magnetická modifikace 1 g práškového materiálu (např. smrkových pilin) byla provedena důkladným smícháním s 5 ml připravené suspenze (HV MW magnetit) v kádince a krátkým sušením v digestoři při cca 40 až 50 °C (< 1 min až několik min) na vyhřívané plotně nebo pod IC lampou. Pro zvýšení magnetické odezvy modifikovaného materiálu je možné využít větší objemy magnetické suspenze. Podle tohoto příkladu s využitím pentanové MS byly připraveny magnetické deriváty prášku získaného z PET lahví, drceného skla, čedičové vaty, papíroviny, sušených pekařských kvasinek (S. cerevisiae), sušené mikrořasy Chlorella vulgaris, sušené makrořasy Sargassum horneri a Jania ruhens, biouhlu, aktivního uhlí, otrub a dalších (bio)materiálů. Všechny uvedené sypké materiály modifikované petroletherovou a pentanovou magnetickou suspenzí vykazovaly odezvu vůči vnějšímu magnetickému poli a dlouhodobou stabilitu (měsíce) ve vodném prostředí.
Příklad 5
Podle příkladu 4 byla suspenze HV MW magnetitu použita pro magnetickou modifikaci polyurethanových, polykaprolaktonových a polyamidových nanovláken (nanotextilu) nebo různých typů textilních materiálů. Úprava (nano)textilních materiálů spočívá v nástřiku vysoce těkavé magnetické suspenze pomocí vhodných rozstřikovačů a jejich následném usušení na vhodné podložce v digestoři. Finální magneticky modifikované materiály byly ve všech testovaných případech připraveny v časovém intervalu cca 1 až 5 minut, vykazovaly magnetickou odezvu a vysokou stabilitu ve vodném prostředí.
Příklad 6
Analogické podmínky z příkladu 4 byly také použity pro přípravu složitějšího magnetického kompozitu. 5 ml pentanové magnetické suspenze bylo smícháno se 100 mg Mn02 (burelu) a 100 mg smrkových pilin. Po odpaření vysoce těkavého rozpouštědla vykazoval výsledný materiál
-3CZ 308722 B6 nejen odezvu vůči vnějšímu magnetickému poli, ale také schopnost rozkládat peroxid vodíku. Stabilita magnetického kompozitu ve vodném prostředí byla delší než jeden měsíc.
Příklad 7
2,0 g FeCh · 4 H2O byly rozpuštěny v 5 ml 2M HC1 a 5,4 g FeCh · 6 H2O ve 20 ml 2M HC1. Po rozpuštění byly obě soli smíchány a za intenzivního míchání (650 ot./min) byl velmi pomalu přikapáván koncentrovaný roztok hydroxidu amonného (25 % hmota.) do dosažení pH 10. Vytvořená suspenze byla naředěna vodou a zahřívána při 100 °C po dobu 1 hodiny. Magnetické částice byly opakovaně promyty vodou do neutrální reakce. 10 ml magnetického sedimentu bylo poté převedeno do vhodného objemu (např. 50 ml) nízkovroucí organické fáze pomocí eluotropní řady (např. aceton a chloroform); výsledná magnetická suspenze nejčastěji obsahovala w-pcntan. petrolether či dichlormethan. Modifikace nemagnetických materiálů probíhala analogicky jako v příkladu 4.
Příklad 8
Směs 2,7 g FeCh · 6 H2O, 1 g FeCF · 4 H2O a 4 g NaCl byla v třecí misce intenzivně roztírána po dobu 10 až 30 min. Poté bylo přidáno 2,5 g práškového KOH a intenzivní tření pokračovalo po dobu 10 až 30 min. Vytvořené magnetické částice byly opakovaně promyty vodou do neutrální reakce a následně pomocí eluotropní řady (např. aceton a chloroform) převedeny do vhodného nízkovroucího rozpouštědla, např. n-pentanu, petroletheru či dichlormethanu. Modifikace nemagnetických materiálů probíhala analogicky jako v příkladu 4.
Průmyslová využitelnost
Magnetické kompozitní materiály připravené způsobem dle tohoto vynálezu lze využít v nejrůznějších průmyslových aplikacích, např. jako adsorbenty xenobiotik, jako jsou organická barviva, těžké kovy, radionuklidy, endokrinní disruptory, metabolity léčiv apod., jako nosiče imobilizovaných enzymů či buněk pro různé katalytické reakce, jako je např. rozklad peroxidu vodíku, či jako nosiče afinitních ligandů. Odezva připravených materiálů k vnějšímu magnetickému poli umožňuje jejich rychlou a selektivní separaci pomocí permanentního magnetu, elektromagnetu či vhodného magnetického separátoru. Alternativně je možné využit magneticky modifikované materiály pro stínění elektromagnetického pole. Extrémně rychlá příprava těchto materiálů pak umožňuje nejen jejich okamžité použití, ale také snížení finančních nákladů vybrané aplikace.
Claims (4)
1. Způsob přípravy magnetického kompozitního materiálu, při kterém se nemagnetické materiály modifikují suspenzí magnetických nanočástic a/nebo mikročástic, vyznačující se tím, že suspenzí magnetických nanočástic a/nebo mikročástic v organické sloučenině s teplotou varu do 70 °C se modifikuje nemagnetický materiál smísením se suspenzí nebo nástřikem suspenze.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že organickou sloučeninou je organické rozpouštědlo ze skupiny: w-pentan, petrolether, chloroform, dichlormethan, aceton.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že magnetické nanočástice a/nebo mikročástice se připraví smísením železnatých sloučenin a železitých sloučenin v molámím poměru 1:2, následované přídavkem amoniaku nebo alkalického hydroxidu, přičemž se vysráží magnetické nanočástice a/nebo mikročástice magnetických oxidů železa, ke kterým se přidá mastná kyselina, následně se přidá kyselina dusičná, aceton, voda, a nakonec se takto připravené magnetické nanočástice a/nebo mikročástice přidají do organického rozpouštědla za vzniku suspenze.
4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že magnetické nanočástice a/nebo mikročástice se připraví z mikrovlnně syntetizovaného magnetitu nebo magnetických oxidů železa připravených mechanochemickým postupem, které se převedou přes sérii rozpouštědel aceton-chloroform do organického rozpouštědla.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201986A CZ308722B6 (cs) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | Způsob přípravy magnetického kompozitního materiálu a suspenze pro přípravu tímto způsobem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201986A CZ308722B6 (cs) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | Způsob přípravy magnetického kompozitního materiálu a suspenze pro přípravu tímto způsobem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ201986A3 CZ201986A3 (cs) | 2020-08-26 |
| CZ308722B6 true CZ308722B6 (cs) | 2021-03-24 |
Family
ID=72147134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201986A CZ308722B6 (cs) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | Způsob přípravy magnetického kompozitního materiálu a suspenze pro přípravu tímto způsobem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ308722B6 (cs) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001027945A1 (en) * | 1999-10-15 | 2001-04-19 | Ferrotec Corporation | Composition and method of making a ferrofluid with chemical stability |
| CN102070864A (zh) * | 2010-12-18 | 2011-05-25 | 四川大学 | 一种纳米级聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合微球及其制备方法 |
| CZ2011677A3 (cs) * | 2011-10-24 | 2013-05-15 | Centrum výzkumu globální zmeny AV CR, v.v.i., Ústav nanobiologie a strukturní biologie | Zpusob prípravy magnetického kompozitního materiálu, magnetický kompozitní materiál pripravený tímto zpusobem, a pouzití tohoto materiálu |
| CZ2011741A3 (cs) * | 2011-11-16 | 2013-05-15 | Centrum výzkumu globální zmeny AV CR, v.v.i., Ústav nanobiologie a strukturní biologie | Zpusob prípravy magnetického kompozitního materiálu, magnetický kompozitní materiál pripravený tímto zpusobem, a pouzití tohoto materiálu |
-
2019
- 2019-02-14 CZ CZ201986A patent/CZ308722B6/cs unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001027945A1 (en) * | 1999-10-15 | 2001-04-19 | Ferrotec Corporation | Composition and method of making a ferrofluid with chemical stability |
| CN102070864A (zh) * | 2010-12-18 | 2011-05-25 | 四川大学 | 一种纳米级聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合微球及其制备方法 |
| CZ2011677A3 (cs) * | 2011-10-24 | 2013-05-15 | Centrum výzkumu globální zmeny AV CR, v.v.i., Ústav nanobiologie a strukturní biologie | Zpusob prípravy magnetického kompozitního materiálu, magnetický kompozitní materiál pripravený tímto zpusobem, a pouzití tohoto materiálu |
| CZ2011741A3 (cs) * | 2011-11-16 | 2013-05-15 | Centrum výzkumu globální zmeny AV CR, v.v.i., Ústav nanobiologie a strukturní biologie | Zpusob prípravy magnetického kompozitního materiálu, magnetický kompozitní materiál pripravený tímto zpusobem, a pouzití tohoto materiálu |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LAURENT, Sophie, et al. Magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, stabilization, vectorization, physicochemical characterizations, and biological applications. Chemical reviews, 2008, 108.6: 2064-2110; ISSN: 0009-2665 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ201986A3 (cs) | 2020-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Magnacca et al. | Novel magnetite nanoparticles coated with waste-sourced biobased substances as sustainable and renewable adsorbing materials | |
| CN108911005B (zh) | 一种纳米零价铁-生物炭复合材料及其制备方法和应用 | |
| Samrot et al. | Surface-engineered super-paramagnetic iron oxide nanoparticles for chromium removal | |
| Pan et al. | Waste-to-resources: Green preparation of magnetic biogas residues-based biochar for effective heavy metal removals | |
| Mohanpuria et al. | Biosynthesis of nanoparticles: technological concepts and future applications | |
| Xia et al. | A recyclable mineral catalyst for visible-light-driven photocatalytic inactivation of bacteria: natural magnetic sphalerite | |
| Yang et al. | Synthesis of Fe3O4/g-C3N4 nanocomposites and their application in the photodegradation of 2, 4, 6-trichlorophenol under visible light | |
| Safari et al. | Ultrasonic activated efficient synthesis of chromenes using amino-silane modified Fe3O4 nanoparticles: A versatile integration of high catalytic activity and facile recovery | |
| Chen et al. | Synthesis of amine-functionalized Fe 3 O 4@ C nanoparticles for lipase immobilization | |
| US20130062286A1 (en) | Method for obtaining materials with superparamagnetic properties | |
| Dong et al. | Gold nanoparticle modified magnetic fibrous silica microspheres as a highly efficient and recyclable catalyst for the reduction of 4-nitrophenol | |
| Phouthavong et al. | Magnetic adsorbents for wastewater treatment: advancements in their synthesis methods | |
| Gerulová et al. | Magnetic Fe3O4-polyethyleneimine nanocomposites for efficient harvesting of Chlorella zofingiensis, Chlorella vulgaris, Chlorella sorokiniana, Chlorella ellipsoidea and Botryococcus braunii | |
| Cai et al. | Valorization of manganese residue to prepare a highly stable and active Fe3O4@ SiO2/starch-derived carbon composite for catalytic degradation of dye waste water | |
| Fisli et al. | Preparation and characterization of Fe3O4/TiO2 composites by heteroagglomeration | |
| Qi et al. | Synthesis and application of magnetic materials-barium ferrite nanomaterial as an effective microwave catalyst for degradation of brilliant green | |
| Rashid et al. | Magnetic nickel nanostructure as cellulase immobilization surface for the hydrolysis of lignocellulosic biomass | |
| Wang et al. | One‐step green synthesis of multifunctional Fe3O4/Cu nanocomposites toward efficient reduction of organic dyes | |
| Safarik et al. | Magnetic particles in algae biotechnology: recent updates | |
| CN110468121B (zh) | 一种聚多巴胺包覆的小球藻及其制备方法 | |
| Tripathi et al. | Overview on synthesis of magnetic bio char from discarded agricultural biomass | |
| Kaushik et al. | H2O2-Free Sunlight-Promoted Photo-Fenton-Type Removal of Hexavalent Chromium Using Reduced Iron Oxide Dust | |
| Fang et al. | Fe 3 O 4–Au–polydopamine hybrid microcapsules with photothermal–photodynamic synergistic anti-bacterial performance | |
| Ubhi et al. | Insight into photocatalytic behavior of magnesium ferrite–bentonite nanocomposite for the degradation of organic contaminants | |
| CZ308722B6 (cs) | Způsob přípravy magnetického kompozitního materiálu a suspenze pro přípravu tímto způsobem |