بررسي اثر فعال‌كننده سطح بر كلوخه‌اي‌شدن نانو ذرات مگنتيت در فروسيال مغناطيسي

Investigation of Surfactant Effect on Agglomeration of Magnetite Nanoparticles in Ferrofluid

در اين تحقيق، تاثير غلظت و زمان افزودن فعال‌كننده سطح بر كلوخه‌اي شدن، اندازه و خواص مغناطيسي نانو ذرات مگنتيت در فروسيال برپايه نفت مورد ارزيابي قرار گرفت. نانو ذرات مگنتيت با استفاده از روش هم‌رسوبي سنتز و سپس در نفت به عنوان مايع حامل پراكنده شدند. از اسيد اولييك به عنوان فعال‌كننده سطح استفاده شد. به منظور تشخيص نوع فاز تشكيل شده در سنتز و اندازه بلورك‌ها، از آزمون پراش اشعه ايكس (XRD)، براي بررسي جذب فعال‌كننده سطح روي سطح ذرات، آزمايش طيف‌سنجي زير قرمز (FTIR)، براي تعيين خواص مغناطيسي از آزمايش سنجش نيروي گراديان متناوب(AGFM) استفاده و اندازه و توزيع ساختارهاي كلوخه‌اي، با استفاده از آزمايش تفرق ديناميك ليزري (DLS) اندازه‌گيري شد. نتايج نشان داد كه افزودن فعال‌كننده سطح قبل از انجام واكنش نسبت به وضعيت پس از واكنش، تا حد زيادي از تشكيل كلوخه‌ها جلوگيري مي‌كند. در صورت استفاده از حدود 10% وزني اسيد اولييك قبل از انجام واكنش، فروسيالي با ميانگين اندازه هيدروديناميكي nm 21 و ميانگين اندازه ذرات nm 13 به دست مي‌آيد. مشخص شد كه اندازه و توزيع كلوخه‌ها با تغيير مقدار و زمان افزودن فعال‌كننده سطح، تغيير مي‌كند.

In this research the effects of surfactant concentration and its addition time in the synthesis procedure of kerosene based ferrofluid were investigated. Magnetite nanoparticles were prepared by co-precipitation method and were dispersed in Kerosene as carrier liquid. Oleic acid was used as surfactant. Powder X-ray diffraction was used to phase identification and crystallite size was calculated via scherrer formula. For investigating of surfactant adhesion on particles Fourrier transform infrared spectroscopy was used. Magnetic properties were studied using alternative gradient force measurement. Size and distribution of agglomerates were studied by dynamic laser scattering. Results show that addition of surfactant before reaction effectively prevents from agglomeration. If oleic acid is added about 10wt% before reaction, hydrodynamic size and particle size will be 21nm and 13nm respectively. It was revealed that the size of agglomerates and their distribution are effectively changed when the concentration and addition time of surfactant is changed.