Abstract We report a facile method for rapid synthesis of highly crystalline superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles with crystallite size in the range of 25–33 nm via microwave synthesizer. The Fe3O4 stabilized with PVP was used to synthesize strong magnetized spherical polymeric magnetic composites (PMCs) in the range 0.3–1.5 µm via microwave irradiated emulsion polymerization using vinyl monomers. The influence of reaction time and the amount of reactive reagents on the structure, morphology, thermal stability and magnetic property of synthesized PMCs were examined. HR-TEM revealed the incorporation of superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles in the cross-linked polymeric matrix of poly(styrene-divinylbenzene-acrylic acid). The synthesized Fe3O4 nanoparticles exhibit superparamagnetic behavior at 300 K with a high saturation magnetization 67.5 emu/g for MNP-3. Interestingly, the as-synthesized magnetically responsive PMCs [Fe3O4/P(St-DVB-AA)] exhibit ferromagnetic properties with enhanced saturation magnetization in the measured temperature interval of 10–350 K, which is in contrast with the superparamagnetic behavior of synthesized Fe3O4 nanoparticles. An excellent saturation magnetization 22.5 emu/g was noted for the composite PMC-10 loaded with ∼24% magnetic nanoparticles. Further, the as-synthesized Fe3O4 nanoparticles and polymer magnetic composites exhibit the charge ordering (Verwey transition) at low temperature in the range 30–41 K and 23–25 K, respectively.

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Fe 3 O 4 /聚（苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酸）聚合物磁性复合材料的微波辅助快速合成及其结构和磁性能研究

摘要 我们报告了一种通过微波合成器快速合成微晶尺寸在 25-33 nm 范围内的高结晶超顺磁性 Fe3O4 纳米粒子的简便方法。通过使用乙烯基单体的微波辐照乳液聚合，使用 PVP 稳定的 Fe3O4 用于合成 0.3-1.5 µm 范围内的强磁化球形聚合物磁性复合材料 (PMC)。考察了反应时间和反应试剂用量对合成的PMCs的结构、形貌、热稳定性和磁性能的影响。HR-TEM 揭示了超顺磁性 Fe3O4 纳米粒子在聚（苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酸）的交联聚合物基质中的结合。合成的 Fe3O4 纳米粒子在 300 K 下表现出超顺磁行为，具有高饱和磁化强度 67。MNP-3 为 5emu/g。有趣的是，合成的磁响应 PMC [Fe3O4/P(St-DVB-AA)] 在 10-350 K 的测量温度区间内表现出铁磁特性和增强的饱和磁化强度，这与合成 Fe3O4 的超顺磁行为形成对比。纳米粒子。负载约 24% 磁性纳米粒子的复合 PMC-10 具有 22.5 emu/g 的优异饱和磁化强度。此外，合成的 Fe3O4 纳米颗粒和聚合物磁性复合材料分别在 30-41 K 和 23-25 K 的低温下表现出电荷有序性（Verwey 转变）。这与合成的 Fe3O4 纳米粒子的超顺磁行为相反。负载约 24% 磁性纳米粒子的复合 PMC-10 具有 22.5 emu/g 的优异饱和磁化强度。此外，合成的 Fe3O4 纳米颗粒和聚合物磁性复合材料分别在 30-41 K 和 23-25 K 的低温下表现出电荷有序性（Verwey 转变）。这与合成的 Fe3O4 纳米粒子的超顺磁行为相反。负载约 24% 磁性纳米粒子的复合 PMC-10 具有 22.5 emu/g 的优异饱和磁化强度。此外，合成的 Fe3O4 纳米颗粒和聚合物磁性复合材料分别在 30-41 K 和 23-25 K 的低温下表现出电荷有序性（Verwey 转变）。