纳米氧化铁材料
班级：材料化学091班姓名：林赚学号：091304101
摘要：氧化铁纳米粒子是一种新型的磁功能材料，被广泛应用于生物、材料以及环境等众
多领域。本文介绍了超顺磁氧化铁纳米粒子的制备方法，比较了各种方法的优缺点；评述了磁性氧化铁纳米粒子在细胞、蛋白质和核酸分离及生物检测中的应用，对多功能复合磁性氧化铁纳米粒子的构建，在生物医学领域中的应用具有的指导意义。
关键词：超顺磁性氧化铁纳米粒子；制备；生物分离；生物检测
1 引言
磁性纳米粒子是近年来发展起来的一种新型材料，因其具有独特的磁学特性，如超顺磁性和高矫顽力，在生物分离和检测领域展现了广阔的应用前景。同时，因磁性氧化铁纳米粒子具有小尺寸效应、良好的磁导向性、生物相容性、生物降解性和活性功能基团等特点，在核磁共振成像、靶向药物、酶的固定、免疫测定等生物医学领域表现出潜在的应用前景。但由于其较高的比表面积，强烈的聚集倾向，所以通常对其表面进行修饰，降低粒子的表面，能得到分散性好、多功能的磁性纳米粒子。对磁性纳米粒子的表面进行特定修饰，如果在修饰后的粒子上引入靶向剂、药物分子、抗体、荧光素等多种生物分子，可以改善其分散稳定性和生物相容性，以实现特定的生物医学应用。此外，适当的表面修饰或表面功能化还可以调节磁性纳米粒子表面的反应活性，从而使其应用在细胞分离、蛋白质纯化、核酸分离和生物检测等领域。
2 磁性氧化铁纳米粒子的合成方法
磁性纳米粒子的制备是其应用的基础。目前已发展了多种合成和制备方法，如共沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法和微乳液法等，上述方法均可制备高分散、粒度分布均匀的纳米粒子，并能方便地对其表面进行化学修饰。
在这些合成方法当中，共沉淀法是水相合成氧化铁纳米粒子最常用的方法。该方法制备的磁性纳米颗粒具有粒径小，分散均匀，高度生物相容性等优点，但制得的颗粒存在形状不规则，结晶差等缺点。通过在反应体系中加入柠檬酸，可得到形状规则、分散性好的纳米粒子。利用这种方法合成的磁性纳米材料被广泛应用在生物化学及生物医学等领域。微乳液法制备纳米粒子，产物均匀、单分散，可长期保持稳定，通过控制胶束、结构、极性等，可望从分子规模来控制粒子的大小、结构、特异性等。微乳液合成的磁性纳米粒子仅溶于有机溶剂，其应用受到限制。通常需要在磁性纳米粒子的表面修饰上亲水分子，使其溶于水，从而能应用于生物、医学等领域。
热分解法是有机相合成氧化铁纳米粒子最多也是最稳定的方法。利用热分解法制备的纳米Fe3O4颗粒产物具有好的单分散性，且呈疏水性，可以长期稳定地分散于非极性有机溶
剂中。该方法合成的氧化铁纳米粒子虽然具有粒径均一的特点，但必须在其表面偶联亲水性及生物相容性好的生物分子或制备成核壳结构，才可用于生物医学领域。
此外，绿色化学和生物方法合成氧化铁纳米粒子也备受关注。磁性氧化铁纳米粒子除具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应等纳米粒子基本特性外，它同时还具有超顺磁特性、类酶催化特性和生物相容性等特殊性质，因此在医学和生物技术领域中的应用引起了人们的广泛兴趣
3 磁性氧化铁纳米材料在生物分离与生物检测的应用
3.1 磁性氧化铁纳米材料在生物分离的应用
磁性氧化铁纳米粒子可以通过外界磁场来控制纳米粒子的磁性能，从而达到分离的目的，如细胞分离、蛋白分离和核酸分离等。此外磁性氧化铁纳米粒子由于兼有纳米、磁学和类酶催化活性等性能，不仅能够实现被检测物的分离和富集，而且能够使检测信号放大，在生物分析领域也都具有很好的应用前景。磁性纳米粒子（MNP）能够应用于这些领域主要基于它的表面化学修饰，包括非聚合物有机固定、聚合物有机固定、无机分子固定及靶向配体修饰等。纳米粒子表面功能化修饰是目前研究的热点。
3.1.1 磁性氧化铁纳米材料在细胞分离方面的应用
细胞分离技术的目的是快速获得所需目标细胞。传统细胞分离技术主要根据细胞的大小、形态以及密度的差异进行分离，如采用微滤、超滤以及超离心等方法。这些方法操作简单，但是特异性差，而且存在纯度不高、制备量偏小、影响细胞活性等缺点，因此未能被广泛地用于细胞的纯化研究。近年来，随着对磁性纳米粒子研究的深入，人们开始利用磁性纳米粒子来分离细胞。如磁性氧化铁纳米粒子在其表面接上具有生物活性的吸附剂或配体（如抗体、荧光物质、外源凝结素等），利用它们与目标细胞的特异性结合，在外加磁场的作用下将细胞分离、分类以及对其种类、数量分布进行研究。张春明等运用化学连接方法将单克隆抗体CD133连接到SiO2/Fe3O4复合粒子的表面得到免疫磁性Fe3O4纳米粒子，利用它分离出单核细胞和CD133细胞。经培养后可以看出，分离出来的CD133细胞与单核细胞一样，具有很好的活性，能够正常增殖形成集落，并且在整个分离过程中对细胞的形态以及活性没有明显的毒副作用，这与Kuhara等报道的采用磁分离技术分离CD19+和CD20+细胞的结果一致。Chatterjee等采用外源凝结素分别修饰聚苯乙烯包被的磁性Fe3O4微球和白蛋白磁性微球，利用凝结素与红细胞良好的结合能力，快速、高效的分离了红细胞。此外，磁性粒子在分离癌细胞和正常细胞方面的动物实验也已获得成功。
3.1.2 磁性氧化铁纳米材料在蛋白质和核酸分离中的应用
利用传统的生物学技术（如溶剂萃取技术等）来分离蛋白质和核酸程序非常繁杂，而磁分离技术是分离蛋白、核酸及其他生物分子便捷而有效的方法。目前在外磁场作用下，超顺磁性氧化铁纳米粒子已广泛应用于蛋白质和核酸的分离。
Liu等利用聚乙烯醇等表面活性剂存在下制备出共聚磁性高分子微球，表面用乙二胺修饰后用于分离鼠腹水抗体，得到很好的分离效果。Xu等在磁性氧化铁纳米粒子表面偶联多
巴胺分子，用于多种蛋白质的分离纯化。多巴胺分子具有二齿烯二醇配体，它可以与氧化铁纳米粒子表面配位不饱和的Fe原子配位，形成纳米颗粒 多巴胺复合物，此复合物可以进一步偶联次氨基三乙酸分子（NTA），NTA分子可特异螯合Ni＋，对于具有6×His标签的蛋白质的分离纯化方面表现出很高的专一性。Liu等用硅烷偶联剂（AEAPS）对核壳结构的SiO2/Fe2O3复合粒子的表面进行处理，研究复合磁性粒子对牛血清白蛋白（BSA）的吸附情况，结果表明BSA与磁性复合粒子之间是通过化学键作用被吸附的，复合粒子对BSA的最大吸附量达86 mg/g，显示出在白蛋白的分离和固定上有很大的应用潜力。Herdt等利用羧基修饰的吸附/解离速度快的核壳型（Fe3O4/PAA）磁性纳米颗粒与Cu2+ 亚氨基二乙酸（IDA）共价交联，通过Cu2+与组氨酸较强的亲和能力实现了组氨酸标记蛋白的选择性分离。
磁性纳米粒子也是核酸分子分离的理想载体。DNA/mRNA含有单一碱基错位，它们的富集和分离在人类疾病诊断学、基因表达研究方面有着至关重要的作用。Zhao等合成了一种磁性纳米基因捕获器，用于富集、分离、检测痕量的DNA/mRNA分子。这种材料以磁性纳米粒子为核，包覆一层具有生物相容性的SiO2保护层，表面再偶联抗生素蛋白 维生素H分子作为DNA分子的探针，可以将10－15 mol/L DNA/mRNA有效地富集，并能实时监控产物。Tayor等用硅酸钠水解法、正硅酸乙酯水解法制备SiO2/Fe2O3磁性纳米粒子并对DNA进行了分离。结果表明，SiO2功能化的Fe2O3磁性纳米粒子对DNA的吸附分离效果明显好于单独Fe2O3磁性纳米粒子的分离效果，但是其吸附机理有待进一步研究。
3.2 磁性氧化铁纳米材料在生物检测中的应用
磁性氧化铁纳米粒子因其特有的磁导向性、小尺寸效应及其偶联基团的活性，兼有分离和富集地作用，使其在生物检测领域有广泛的应用。当检测目标为低含量的蛋白分子时，不能通过聚合酶链反应（PCR）对其信号进行放大，而磁微球与有机染料或量子点荧光微球结合可以对某些特异性蛋白、细胞因子、抗原和核酸等进行多元化检测，实现信号放大的作用。Yang等采用一对分子探针分别连接荧光光学条码（彩色）和磁珠（棕色），对DNA（顶端镶板）和蛋白质（底截镶板）生物分子进行目标分析。如果目标DNA序列或蛋白存在，它将与两个磁珠结合一起，形成了一个三明治结构，经过磁选，光学条码可以在单磁珠识别目标水平下，通过分光光度计或是在流式细胞仪读出。通过此方法检测目标分子是基于数百万个荧光基团组成的微米尺寸光学条码信号的扩增而检测出来，其基因和蛋白的检出限可达到amol/L量级，甚至更低。
在免疫检测中，磁性纳米粒子作为抗体的固相载体，粒子上的抗体与特性抗原结合，形成抗原抗体复合物，在磁力作用下，使特异性抗原与其它物质分离，克服了放免和酶联免疫测定方法的缺点。这种分离具有灵敏度高、检测速度快、特异性高、重复性好等优点。Yang等通过反相微乳液法制备了粒径很小的SiO2包覆的Fe3O4磁性纳米粒子，生物分子通过诱导这些高单分散的磁性纳米粒子可用于酶的固定和免疫检测。Lange等采用直接或三明治固相免疫法（生物素基化抗IgG抗体和共轭连接链霉素的磁性纳米粒子组成三明治结构）和超导量子干涉法（SQUID），研究它们在确定抗原、抗体相互作用免疫检测中的应用，结果表明特异性键合的磁性纳米颗粒的驰豫信号大小依赖于抗原（人免疫球蛋白G，IgG）的用量，这种磁弛豫(Magnetic relaxation)免疫检测方法得到的结果与广泛使用的ELISA方法的结果相当。
总之，磁性氧化铁纳米粒子不但具有显著的超顺磁性，而且具有类辣根过氧化物酶
催化特性，可通过使用过氧化物敏感染料，设计了一系列（如乙肝病毒表面抗原等）的免疫检测模型，因此超顺磁性纳米粒子在生物分离和免疫检测领域具有广阔的应用前景。
4 结语
随着纳米技术的迅速发展，磁性氧化铁纳米粒子的开发及其在生物医学、生物分析、生物检测等领域的潜在应用已经越来越受到重视，但同时也面临很多挑战和问题。（1）构建并制备尺寸小、粒径均一、分散性和生物相容性好及催化性能高的多功能磁性纳米粒子；（2）根据被检测生物分子的特点设计多功能磁性氧化铁纳米粒子，实现高灵敏度、特异性检测；（3）利用纳米氧化铁颗粒作为分子探针进行实时、在线、原位、活体和细胞内生物分子的检测。这些问题不仅是纳米材料在生物分子检测领域应用需要解决的难点，也是目前其进行生物分子检测研究的热点和重点。
【参考文献】
1 Perez J M, Simeone F J, Saeki, Y, Josephson L, Weissleder R. J. Am. Chem. Soc., 2003, 125(34): 10192～10193
2 Kim G J, O'Regan R M, Nie S M. 2005 27th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2005，1 7：714～716
3 ＬＩＵJun Tao(刘军涛), LIU Ru Ping(刘儒平), WANG Mi Xia(王蜜霞), LIU
Chun Xiu(刘春秀), LUO Jin Ping(罗金平), CAI Xin Xia(蔡新霞). Chinese J. Anal. Chem.(分析化学), ２００９，37(7): 985～988
4 Lang C, Schuler D, Faivre D. Macromol. Biosci., 2007, 7(2): 144～151
5 Silva G A. Surg. Neurol., 2007, 67(2)：113～116
6 Corot C, Robert P, Idee J M, Port M. Adv. Drug Delivery. Rev., 2006, 58(14): 1471～1504
7 Kohler N, Sun C, Wang J, Zhang M Q. Langmuir., 2005, 21(19), 8858～8864
8 LI Bao Yu(李宝玉). Biomedical Nano materials(纳米生物医药材料). Beijing（北京）: Chemical Industry Press(化学工业出版社), 2004: 141
9 Tartaj P, Morales M P, Gonzalez Carreno T, Veintemil l as Verdaguer S, Serna C J. J. Magn. Magn. Mater., 2005, 290: 28～34
第一章综述 1.1 概述 1.1.1 氧化铁的性质 纳米科学技术是20世纪80年代末诞生并崛起的新科技，它的基本内涵是指在-9-7）范围内认识和改造自然，通过直接和安排原子，分子创造1010～纳米尺寸（新物质，以及改造原有物质使其具有新的性质[1]。纳米材料具有量子尺寸效应，小尺寸效应，表面效应及宏观量子隧道效应等基本特性[1]。这些基本特性使纳米材料具有不同与常规材料的潜在的物理，化学性质，因此引起人们的广泛兴趣。纳米氧化铁( nano- sized iron oxide) 具有良好的耐候性、耐光性、磁性 和对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应, 可广泛应用于闪光涂料、油墨、塑料、皮革、汽车面漆、电子、高磁记录材料、催化剂以及生物医学工程等方面, 且可望开发新的用途[2，3]。 通常，铁的氧化物及其羟基氧化物均归属于氧化铁系列化合物，按价态，晶型结构的不同可以分为（α-﹑β-﹑γ-）FeO ﹑FeO ﹑FeO 和（α-﹑β-﹑γ-） 4323FeOOH.按色泽又可以分为，红﹑黄﹑橙﹑棕﹑黑。较具实用价值的有，α- FeO32﹑β- FeO ﹑α- FeOOH﹑FeO等。43321.1.2 氧化铁的应用 1 纳米氧化铁在装饰材料中的应用 在颜料中, 纳米氧化铁又被称为透明氧化铁( 透铁) 。所谓透明, 并非特指粒子本身的宏观透明, 而是指将颜料粒子分散在有机相中制成一层漆膜( 或称油膜) , 当光线照射到该漆膜上时, 如果基本不改变原来的方向而透过漆膜, 就称该颜料粒子是透明的。透明氧化铁主要有5 个品种, 即透铁红、黄、黑、绿、棕。透明氧化铁颜料因其有0.01μm 的粒径, 因而具有高彩度、高着色力和高透明度, 经特殊的表面处理后具有良好的研磨分散性。透明氧化铁颜料可用于油化与醇酸、氨基醇酸、丙烯酸等漆料制成透明色漆, 有良好的装饰性。此种透明漆既可单独, 也可和其他有机彩色颜料的色浆相混, 如加入少量非浮性的铝粉浆则可制成有闪烁感的金属效应漆; 与不同颜色的底漆配套, 可用于汽车、自行车、仪器、仪表、木器等要求高的装饰性场合。透铁颜料强烈吸收紫外线的特性使其可作为塑料中紫外线屏蔽剂,而用于饮料、医药等包装塑料中。纳米FeO 在32 1 静电屏蔽涂料中也有广阔的应用前景, 日本松下公司已研制成功具有良好静电屏蔽的FeO 纳米涂料。这种具有半导体特性的纳米粒子在室温下具有比常规的23氧化物高的导电性, 因而能起到静电屏蔽作用。 2 纳米氧化铁在油墨材料中的应用 透铁黄可用于罐头外壁的涂装, 透铁红油墨为红金色, 特别适合罐头内壁用, 加之透铁红耐300 ℃的高温, 是油墨中难得的颜料珍品。为提高钞票的印制质量, 往往在印钞油墨中加入纳米氧化铁颜料来保证钞票的色度和彩度等指标。 3 纳米氧化铁在着色剂中的应用 随着人们生活水平的提高, 人们越来越重视医药、化妆品、食品中使用的着色剂, 无毒着色剂成了人们关注的焦点。纳米氧化铁在严格控制砷和重金属含量的情况
课题名称MITobj004 姓名 院系 专业班级 指导教师 2009 年10 月01 日
摘要纳米氧化铁的制备方法有沉淀法、固液气相法、水热法、凝胶—溶胶法、共混包埋法、单体聚合法等.。本文通过分析比较各种纳米氧化铁的制备方法, 水热法由于操作简单、粒子可控等优点广泛应用于自分散氧化物的制备研究中。 关键词水热法，沉淀法，固液气相法，比较 前言 定，催化活性高，具有良好的耐光性、耐候性和对紫外线的屏蔽性，在精细陶瓷、塑料制品、涂料、催化剂、磁性材料以及医学和生物工程等方面有着广泛的应用价值和前景，因此研究纳米氧化铁有着很重要的意义。由于纳米氧化铁具有如此多的优点及其广泛的应用前景，近年来国内外研究者对其制备和应用投入了大量的研究工作。本文综述了纳米氧化铁制备方法的一些研究进展，分析了当前急需解决的问题，并对今后发展做了展望。重点介绍了水热法制备纳米氧化铁材料，以及在铁离子浓度、PH值、水解时间分别不同的情况下的水解程度。【1】 文献综述 国内外研究现状： 我国纳米材料和纳米结构的研究已有10年的工作基础和工作积累，在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地，科院上海硅酸盐研究所、南京大学、科院固体物理所、科院金属所、物理所、国科技大学、清华大学和科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米结构基础研究的重要单位。无论从研究对象的前瞻性、基础性，还是成果的学术水平和适用性来分析，都为我国纳米材料研究在国际上争得一席之地，促进我国纳米材料研究的发展，培养高水平的纳米材料研究人才做出了贡献。在纳米材料基础研究和应用研究的衔接，加快成果转化也发挥了重要的作用。目前和今后一个时期内这些单位仍然是我国纳米材料和纳米结构研究的坚力量。【2】 近年来美国纳米技术研究与产品开发发展迅速。如医学领域的纳米医药机器人、纳米定向药物载体、纳米在基因工程蛋白质合成中的应用，微电子及信息技术领域的导电聚合物在信息技术的应用、纳米电子元器件FET二极管、用于感应器的电子序列、纳米传感器，化工领域的利用纳米材料提高催化剂的效能等，都取得了很大进展。 日本科学家在2003年12月发现，当温度降到极端低时，非常接近于一维金属的碳纳米管的电阻急剧增大，变成绝缘体，与普通金属的导电性截然相反。从
纳米铁基材料的制备及其催化降解有害污染物机理的研究 随着工业的发展,环境污染日益严重,水资源的安全也受到了严重威胁,对水环境污染的控制和处理已成为当前研究热点。基于活性自由基反应的高级氧化技术被广泛应用于水处理领域。 铁基材料稳定性好且廉价易得,作为催化剂应用前景广阔。本文制备了5种不同形貌的纳米氧化铁,研究其催化降解盐酸四环素的过程及机理;利用化学气相沉积法制备了三维结构的Fe@GNS/GF复合材料,并对其结构进行表征,探讨了Fe@GNS/GF复合材料催化降解刚果红和甲基紫的过程。 本论文主要内容如下:（1）采用沉淀法制备了5种不同形貌的纳米氧化铁,分别为片状、棒状、木瓜状、立方状、球状结构。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、比表面积分析对5种不同相貌纳米氧化铁进行了表征。 这5种纳米氧化铁尺寸均一、比表面积接近。以盐酸四环素为目标污染物研究其催化活性。 自由基清除实验和ESR分析表明反应过程中羟基自由基和超氧自由基同时发挥氧化作用。研究表明:纳米氧化铁形貌是影响催化活性的关键因素之一。 （2）以棒状纳米Fe2O3为催化剂,在 Fe2O3/H2O2非均相芬顿体系下降解盐酸四环素,并考察了双氧水浓度、催化剂投加量、pH、反应温度对降解过程的影响。分析降解过程中间产物,推断出了盐酸四环素降解途径。 动力学分析和热力学分析表明:降解过程符合二级动力学模型,反应活化能为53.37 kJ/mol。催化剂多次循环使用和铁离子渗出实验表明,催化剂具有良好的稳定性。
铁基纳米晶合金条带在低频低场下的磁化机制的磁谱研究 徐锋覃文彭坤都有为 南京大学固体微结构国家重点实验室南京大学物理学系南京 210093 本文利用磁谱研究了铁基纳米晶合金条带在低频低场下的动态磁化性能对条带厚度的依赖性，从而探讨了其磁化机制。实验结果和基于畴壁振动方程的解释充分一致，证实了被钉扎的畴壁的振动是在低频低场下该种材料的主导的磁化机制。 1 引言 在过去的十年中材料研究工作者已经对纳米晶软磁材料的各种性能进行了广泛而深入的研究[1][2]。在非晶和纳米晶合金条带的各种性能中，动态磁化性能吸引了部分材料研究工作者的注意[3][4]。然而，从磁谱上观察到的动态磁化的机制仍然存在着争论。有研究工作者认为被钉扎下的畴壁的振动是低频低场下磁化的主要机制[3]，然而另外一些研究工作者则认为这种典型的德拜型弛豫是由于条带中的转动磁化引起的[4]。 我们尝试通过磁谱来研究典型的铁基纳米晶软磁材料Fe82Nb7B10Cu1的磁化机制，讨论了畴壁钉扎距离对动态磁化性能的影响并且用著名的畴壁运动方程加以证实。 实验 用单辊甩带法制备了厚度为22μm的非晶Fe82Nb7B10Cu1合金条带。利用Labsys TM TG-DSC16以10K/min 的升温速率对其进行了差热分析（DSC）的测量，测量表明该样品的初次晶化温度为767K。 最近的文献中报道了利用不同的甩带条件来调制非晶条带的厚度[5]。我们则结合了广泛用于测量抗腐蚀性能的溶液腐蚀法来调制条带的厚度[6]。选中三条条带，其中的两条在1Mol/L H2SO4溶液中腐蚀不同的时间。条带从溶液中取出之后，用打磨抛光的方法去除被腐蚀氧化的表面层。从而得到的三根条带的厚度分别为22μm, 19.5μm 和15μm。 为了进行磁性测量，将条带绕在一个陶瓷圆环上从而形成螺绕环的环心。所有的样品都首先在真空下673K退火3小时以去除表面和内部应力，然后在798K退火30min形成纳米晶结构。退火后的样品制成螺绕环的形式，用阻抗分析仪HP4284A在1kHz到1MHz的范围测量样品的复数磁导率谱(μ?=μ′-iμ″)。 2 结果 图1中给出了厚度为22μm的样品在不同幅度的交流场下测得的磁导率谱。与曾经报道的结果类似[4]，当外加磁场幅度小于2A/m时，在测量范围内只有一个弛豫峰。当外加磁场幅度增大，样品的弛豫行为变得复杂。从磁谱上可以很明显的看出，外加磁场的幅度和频率都对样品的动态磁化行为有影响。我们可以从最基本的磁化机制对其加以解释，比如畴壁振动（可逆的畴壁位移），磁滞现象（不可逆的畴壁位移），和自旋转动。在测量的频率范围内，非晶和纳米晶合金条带的涡流损耗可以忽略不计[7]。低频下磁导率对磁场幅度的依赖可以通过最基本的磁导率的定义来解释。磁导率被定义为B~H曲线上的斜率。显而易见的是，μ′ ~H曲线应该表现为：在低场下恒定（初始磁导率），然后随着外场的上升而上升（畴壁脱离钉扎位置，畴壁位移开始），然后到达最大值（最大斜率处，渐渐到达饱和区），然后达到饱和后（开始下降），如图2所示。 在低场和低频下，可以不考虑磁滞，因为外加的驱动场不足以使畴壁脱离钉扎。在更高的磁场和低频率下，所有的磁化机制都存在，并且对总的磁化有贡献。当外场的频率上升的时候，有些磁化机制不能够跟上外场的变化，因而在磁谱上表现出一个弛豫现象。只有需要时间很短的磁化机制在高频下才仍然存在。如图1所示，在测量的频率范围和低场下，只有一个弛豫峰的存在。该弛豫
毕业设计(论文)开题报告 学生姓名：高盛学号：P1001130908 所在学院：浦江学院 专业：化学工程与工艺 设计(论文)题目：纳米氧化铁制备及改性研究 指导教师：陈洪龄教授 2017 年3月2日
开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）； 4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
毕业设计（论文）开题报告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 一．课题背景及研究意义 纳米技术（nanotechnology）[1]是一种用单个原子、分子制造物质的科学技术。常常会表现出与其块状材料迥异的光、电、磁等物理特性及独特的化学性质，这就产生了四个方面的效应：小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应及量子尺寸效应。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物。 氧化铁可用于油漆、橡胶、塑料、建筑等的着色，是无机颜料，在涂料工业中用作防锈颜料。用作橡胶、人造大理石、地面水磨石的着色剂，塑料、石棉、人造革、皮革揩光浆等的着色剂和填充剂，精密仪器、光学玻璃的抛光剂及制造磁性材料铁氧体元件的原料等。 二．课题研究方向 1氧化铁纳米颗粒的合成 氧化铁纳米材料由于其独特的超顺磁性质，成为目前生物医学领域应用较为广泛的一类纳米材料，在磁共振成像和肿瘤治疗方面有着很大的优势。合成路线可以分为三种：物理，化学和生物方法。化学方法是生产氧化铁纳米颗粒的最被引用的方法。 1.1氧化铁纳米颗粒合成的物理方法 生产氧化铁纳米颗粒的物理方法是自上而下的方法，这涉及将大颗粒制动成纳米颗粒尺寸。已经报道了生产氧化铁纳米颗粒的不同物理方法，例如粉末和球磨，以及电子束光刻方法。虽然物理方法适合于大规模生产，但是难以控制合成粒子的尺寸。 粉末和球磨法 机械粉末和球磨技术也称为机械化学或机械合金化技术。它利用冲击将微米尺寸的铁前体还原为纳米尺寸。颗粒在围绕其轴线旋转的中空圆柱壳内产生。它被作为研磨介
铁基纳米材料的合成，性能及在环境中的应用 摘要：由于纳米级金属材料的特殊性能，人们开始对研究其在环境工程中的应用的研究越来越感兴趣。本文是一篇关于铁的纳米材料环境中的应用的综述文献，它们在水、废水处理以及空气污染控制中的应用。详细讨论了纳米铁基颗粒在环境中的应用，包括去除含氯有机物、重金属及无机物。 关键词：环境应用，纳米颗粒，性能 一引言 米级金属材料是指有着纳米级颗粒和结构，大小范围在在1到100nm的金属。近期的研究表明许多这些材料的性质取决于其在纳米级机制的颗粒大小【1】。此外，纳米材料的结构也同样会导致其物理化学性质新奇重大的变化。例如，磁性材料的强大磁力会发生改变【2】，表面反应和催化性能得以提高【3】，机械强度会增加五倍甚至更多【1】。在结构问题上，纳米颗粒的表明效应极其重要。例如，当从微米颗粒缩小至纳米级范围时，微晶的表面化学会下降，并且会发现它们独特的化学反应。同样，它们巨大而独特的比表面积使得纳米颗粒在宏观尺度产生表面能，因此会影响它们的综合性质。对于3mn左右的特定纳米球形颗粒，大约有50%的原子或电子是在表面，使得其控制综合性质成为可能。因此，表面结构的最优化可能有效提高纳米颗粒的整体行为。 在环境中的应用，铁基纳米材料被证明是清洁受污染土壤和地下水非常有效的工具。由于铁基纳米材料粒径较小，因此其比传统的铁粉活性更高，且可在溶液中分散并很容易直接泵送至污染区。铁元素本身没有毒性效应，考虑到它是地球上含量最丰富的金属之一，当暴露于空气中，铁元素会被氧化成砖红色的氧化铁，当有机污染物如TCA，TCE，PCE或四氯化碳等有机化合物遇到氧化铁时，会被降解成为简单的低毒含碳化合物。此外，氧化的铁可以还原重金属如铅、镍或汞等成为不可溶形式，使其能够锁在土壤中。因此，本文详细阐述详细讨论了纳米铁基材料的制备、性能以及其在环境中的应用。 二在环境中的应用 与微米颗粒相比，由于具有高的比表面积和更多的表面反应点，纳米级铁级颗粒有着更高的反应率。而且，由于它们可以在悬浮液中保持，纳米铁颗粒可以注入进污染的土壤、沉积物和蓄水层中。但由于纳米铁颗粒的聚合性，其很难在悬浮液中稳定存在。Schrick 等认为碳能够有效抑制聚合并纳米铁颗粒的传输性【4】。许多报告显示纳米铁已经被用作补救地下水、土壤和空气的通用材料，不管是在实验室还是在野外规模。同样也有报道称纳米铁可以与多种环境污染物有效反应，包括含氯有机物、重金属以及无机物。可被纳米铁降解的常见环境污染物在表1中有列举。
纳米氧化铁材料 班级：材料化学091班姓名：林赚学号：091304101 摘要：氧化铁纳米粒子是一种新型的磁功能材料，被广泛应用于生物、材料以及环境等众 多领域。本文介绍了超顺磁氧化铁纳米粒子的制备方法，比较了各种方法的优缺点；评述了磁性氧化铁纳米粒子在细胞、蛋白质和核酸分离及生物检测中的应用，对多功能复合磁性氧化铁纳米粒子的构建，在生物医学领域中的应用具有的指导意义。 关键词：超顺磁性氧化铁纳米粒子；制备；生物分离；生物检测 1 引言 磁性纳米粒子是近年来发展起来的一种新型材料，因其具有独特的磁学特性，如超顺磁性和高矫顽力，在生物分离和检测领域展现了广阔的应用前景。同时，因磁性氧化铁纳米粒子具有小尺寸效应、良好的磁导向性、生物相容性、生物降解性和活性功能基团等特点，在核磁共振成像、靶向药物、酶的固定、免疫测定等生物医学领域表现出潜在的应用前景。但由于其较高的比表面积，强烈的聚集倾向，所以通常对其表面进行修饰，降低粒子的表面，能得到分散性好、多功能的磁性纳米粒子。对磁性纳米粒子的表面进行特定修饰，如果在修饰后的粒子上引入靶向剂、药物分子、抗体、荧光素等多种生物分子，可以改善其分散稳定性和生物相容性，以实现特定的生物医学应用。此外，适当的表面修饰或表面功能化还可以调节磁性纳米粒子表面的反应活性，从而使其应用在细胞分离、蛋白质纯化、核酸分离和生物检测等领域。 2 磁性氧化铁纳米粒子的合成方法 磁性纳米粒子的制备是其应用的基础。目前已发展了多种合成和制备方法，如共沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法和微乳液法等，上述方法均可制备高分散、粒度分布均匀的纳米粒子，并能方便地对其表面进行化学修饰。 在这些合成方法当中，共沉淀法是水相合成氧化铁纳米粒子最常用的方法。该方法制备的磁性纳米颗粒具有粒径小，分散均匀，高度生物相容性等优点，但制得的颗粒存在形状不规则，结晶差等缺点。通过在反应体系中加入柠檬酸，可得到形状规则、分散性好的纳米粒子。利用这种方法合成的磁性纳米材料被广泛应用在生物化学及生物医学等领域。微乳液法制备纳米粒子，产物均匀、单分散，可长期保持稳定，通过控制胶束、结构、极性等，可望从分子规模来控制粒子的大小、结构、特异性等。微乳液合成的磁性纳米粒子仅溶于有机溶剂，其应用受到限制。通常需要在磁性纳米粒子的表面修饰上亲水分子，使其溶于水，从而能应用于生物、医学等领域。 热分解法是有机相合成氧化铁纳米粒子最多也是最稳定的方法。利用热分解法制备的纳米Fe3O4颗粒产物具有好的单分散性，且呈疏水性，可以长期稳定地分散于非极性有机溶
纳米氧化铁的制备及其应用 高令博化工与环境生命学部制药工程大连理工大学大连116023 摘要：纳米氧化铁是一种多功能材料。本文综述了纳米氧化铁的各种制备方法，对各种制备方法优缺点进行了分析和比较，详述了纳米氧化铁在磁性材料、透明颜料、生物医学、催化剂等方面的应用，并对其发展前景进行了展望。 关键词：氧化铁；纳米；制备；应用 引言 纳米材料和纳米结构是当今新材料领域中最富活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的组成部分。近几年来，世界各国对金属氧化物纳米粒子进行了广泛研究，并取得了显著成效，其中纳米氧化铁由于具有广阔的应用前景而备受关注。 1 纳米氧化铁的制备 纳米氧化铁的制备方法可分为湿法和干法。湿法主要包括水热法、强迫水解法、凝胶—溶胶法、胶体化学法、微乳液法和化学沉淀法等。干法主要包括：火焰热分解、气相沉积、低温等离子化学气相沉积法（PCVD）、固相法和激光热分解法等。 1.1 湿法 1.1.1 水热法 水热合成法是指在密闭体系中, 以水为溶剂,在一定温度和水的自生压强下, 使原始混合物进行反应的一种合成方法。1982年，用水热反应制备超微粉引起了国内外的重视。由于反应在高温高压的水溶液中进行，故为一定形式的前驱物溶解—再结晶形成的良好微晶材料提供了适宜的物理化学条件[1-2]。康晓红等[3]采用载铁有机相与水相为反应物，于高压釜内进行水热反萃反应，经后处理后获得的氧化铁粉组成均一、粒度小、结晶完好。景志红等[4]也制备出了菱形、纺锤形和球形等不同形貌的氧化铁纳米颗粒。 水热法制备的粒子纯度高、分散性好、晶型好且大小可控[5].反应在压热釜中进行，设备投资较大，操作费用较高[6]。
纳米氧化铁的制备和表征 北京师范大学化学学院小灰（081015xxxx） 指导教师司书峰 摘要：通过控制pH值，缓慢水解FeCl3合成纳米Fe2O3，对其物相进行XRD和TEM表征，并作气敏性质的测试。XRD和TEM显示制得的粒子为椭球形α-Fe2O3，粒径约为28nm，且分散性好。粒子对乙醇、丙 酮和90#汽油都有响应，且随气体浓度增加，气敏阻值线性降低。 关键词：纳米Fe2O3；XRD；SEM；气敏性质 Preparation and characterization of Iron Oxide Nanoparticles Abstract：Iron oxide nanoparticles were prepared by a solution phase controlled hydrolysis method, and were characterized by XRD and SEM techniques. Its gas-sensitivity was also tested later.XRD and SEM results show that ellipsoidal alpha iron oxide particles with an average particle size of about 28nm were obtained through our method. And these particles show sensitivity to acetone, ethanol and gasoline with a linear dependence on the gas concentration. Key words：Fe2O3Nanoparticles; XRD; SEM; Gas-sensitivity 1.介绍 氧化铁系列化合物，按其价态、晶型和结构之不同可分为(α,β,γ)-Fe2O3、(α,β,γ,δ)- FeOOH、Fe3O4、FeO[1]。随着科学研究的不断深入，纳米氧化铁的优异性能在磁性材料、透明颜料、生物医学、催化剂及其他方面的应用愈来愈受人们的重视和青睐[2]。其催化特性的一个重要应用就是用作气敏材料。Fe2O3的两种变体：α- Fe2O3和γ- Fe2O3都可以作为气敏材料，两者 的气敏性能却有着巨大的差异。γ- Fe2O3属于尖晶石型结构，类似Fe2O4处于亚稳态，在气敏过程中铁离子在Fe3 +和Fe2 +之间相互转化，从而引起材料电导率的变化，其气敏机理主要为体电阻控制型。α- Fe2O3属于刚玉晶型、三角晶系,结构比较稳定其气敏机理为表面控制型[3]。纳米α- Fe2O3表面有配位不饱和的铁原子，可以吸附氧气，并使氧气分子活化，300℃以上可作为催化剂氧化还原性气体。同时表面吸附的氧分子电负性强，它夺取纳米颗粒表面层的电子，使晶粒内部自由电子数目减少，即使材料的电导率降低。当还原性气体通过其表面时，表面上活化的氧气分子与还原性气体反应而释放出电子回到晶粒内部，使材料的电导率增大，即对还原性气体产生响应。纳米氧化铁气敏材料具有选择性好、高温下热稳定性好、对环境湿度的变化不敏感和催化性能较好的优点[4]。虽然通常情况下电阻比常用气敏材料，如SnO2、ZnO大的多，但可通过掺杂予以克服[5]。目前，纳米氧化铁制备方法大体上分为干法和湿法两种。而湿法中的均匀沉淀法由于制备工艺简单，成本低，颗粒均匀而被广泛采用[6]。 2.实验部分 2.1主要仪器 BDX-3000 X射线粉末衍射仪(北京大学仪器厂)；日立S-4800型高分辨场发射扫描电镜；
课题名称 姓名 院系 专业班级 指导教师 2009 年10 月01 日
摘要纳米氧化铁的制备方法有沉淀法、固液气相法、水热法、凝胶—溶胶法、共混包埋法、单体聚合法等.。本文通过分析比较各种纳米氧化铁的制备方法, 水热法由于操作简单、粒子可控等优点广泛应用于自分散氧化物的制备研究中。 关键词水热法，沉淀法，固液气相法，比较 前言 定，催化活性高，具有良好的耐光性、耐候性和对紫外线的屏蔽性，在精细陶瓷、塑料制品、涂料、催化剂、磁性材料以及医学和生物工程等方面有着广泛的应用价值和前景，因此研究纳米氧化铁有着很重要的意义。由于纳米氧化铁具有如此多的优点及其广泛的应用前景，近年来国内外研究者对其制备和应用投入了大量的研究工作。本文综述了纳米氧化铁制备方法的一些研究进展，分析了当前急需解决的问题，并对今后发展做了展望。重点介绍了水热法制备纳米氧化铁材料，以及在铁离子浓度、PH值、水解时间分别不同的情况下的水解程度。【1】 文献综述 国内外研究现状： 我国纳米材料和纳米结构的研究已有10年的工作基础和工作积累，在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地，科院上海硅酸盐研究所、南京大学、科院固体物理所、科院金属所、物理所、国科技大学、清华大学和科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米结构基础研究的重要单位。无论从研究对象的前瞻性、基础性，还是成果的学术水平和适用性来分析，都为我国纳米材料研究在国际上争得一席之地，促进我国纳米材料研究的发展，培养高水平的纳米材料研究人才做出了贡献。在纳米材料基础研究和应用研究的衔接，加快成果转化也发挥了重要的作用。目前和今后一个时期内这些单位仍然是我国纳米材料和纳米结构研究的坚力量。【2】 近年来美国纳米技术研究与产品开发发展迅速。如医学领域的纳米医药机器人、纳米定向药物载体、纳米在基因工程蛋白质合成中的应用，微电子及信息技术领域的导电聚合物在信息技术的应用、纳米电子元器件FET二极管、用于感应器的电子序列、纳米传感器，化工领域的利用纳米材料提高催化剂的效能等，都取得了很大进展。 日本科学家在2003年12月发现，当温度降到极端低时，非常接近于一维金属的碳纳米管的电阻急剧增大，变成绝缘体，与普通金属的导电性截然相反。从
磁性氧化铁纳米颗粒及其磁共振成像应用 乔瑞瑞, 贾巧娟, 曾剑峰, 高明远 中国科学院化学研究所，北京100190收稿日期：2010-11-26；接受日期：2011-02-18 基金项目：“973”计划项目(2011CB935800),国家自然科学基金项目(21003135，81090271，20820102035)通讯作者：高明远，电话：(010)62625212，E-mail ：gaomy@https://www.doczj.com/doc/6a12284576.html, 摘要：磁性氧化铁纳米颗粒在磁共振成像方面的应用，已经在全世界范围内得到了广泛的关注，相关研究也被各国科学家高度重视。目前，磁性氧化铁纳米颗粒正在从早期的基于被动识别的肝部磁共振造影，快速转向基于主动识别的磁共振分子影像应用。本文将围绕磁性氧化铁纳米颗粒的生物体内应用，着重介绍磁性纳米颗粒的制备及其在疾病诊断，尤其是在肿瘤早期影像诊断方面的研究进展。 关键词：磁性氧化铁纳米颗粒；磁共振；分子影像探针；肿瘤中图分类号：R1,O69 DOI ：10.3724/SP.J.1260.2011.00272 引言 随着纳米科学的发展，纳米材料在生物检测、疾病诊断及疾病治疗等方面均展示出了 广阔的应用前景[1]。在众多的纳米材料中，磁性纳米颗粒(magnetic nanoparticles ，MNPs )以其超顺磁特性在磁共振成像(magnetic resonance imaging ，MRI )中表现出独特的造影剂(contrast agent )功能。配合以良好的生物安全性、表面可修饰性及其特殊的体内行为，磁性纳米颗粒在生物体内的应用方面展现出巨大的应用价值，并已经成为在生物医学中得到实际应用的最成功的纳米材料之一[2～7]。 到目前为止，全世界有多家公司企业参与了氧化铁纳米颗粒造影剂的研制与开发，并且已有多种商品化产品上市[2,4,6,7]。例如，Advanced Magnetics 公司(Cambridge ，MA ，USA )在大量的临床数据基础之上，率先推出了基于磁性氧化铁纳米材料的药物GastroMark 誖(ferumoxsil ，口服肠胃制剂)，并于1993年在欧洲获得批准上市；1996年，“美国食品药物管理局”(US Food and Drug Administration,FDA )批准了该公司用于肝部造影的静脉注射制剂Feridex 誖(中文译名菲力磁誖)；2000年，先灵公司用于肝部造影的Resovist 誖(ferucarbotran )在欧洲获得批准上市[8]；随后又出现了淋巴造影剂Combidex 誖(Sinerem 誖)。目前，以磁性纳米颗粒为基础，已经形成了近10种处于不同临床阶段的产品[7](详见表1)。上述产品除了在临床上用于肝部损伤、节结和肿瘤磁共振影像诊断[9~11]及肿瘤的淋巴转移成像外[12]，还被用于血池成像[13]。然而，磁性氧化铁纳米颗粒的上述应用，基本上是通过组织、器官对纳米材料的摄取来实现的，属于被动靶向模式。 生物物理学报2011年4月第27卷第4期:ACTA BIOPHYSICA SINICA Vol.27No.4Apr.2011:272-288 272-288 272
实验十九纳米氧化铁的制备和物相表征（~25学时） 一、实验目的和要求 1．初步了解纳米材料的概念和特点。 2．掌握纳米材料的制备过程。 3．学会利用X－射线粉末衍射和电子透镜技术表征纳米材料。 4．掌握化学论文的撰写格式及各部分的要点。 二、实验原理 实验过程包括两个部分：样品的制备和样品的表征 铁的氯化物、硝酸盐等在pH值很小的情况下就开始水解。水解所形成的胶体是多种水解产物的混合体。[Fe(OH)(H2O)2]2+、[Fe(OH)2H2O]1+、Fe(OH)3, FeO(OH)等化合物所占比例的多少受pH值和温度的影响。pH >3，温度超过70?C。水解产物基本上以FeO(OH)的形式存在。至于是以α型还是β型以及颗粒的大小与温度的高低和反应时间的长短有关。 纳米氧化铁的制备利用了铁盐易水解的性质。颗粒的种类和大小决定于晶种的多少和水解速度的快慢。直截一点，就是对pH值和温度十分敏感。本实验采用酸化的[Fe(H2O)6]Cl3溶液，加热溶液，HCl气体挥发，溶液的pH值缓慢升高，在尽可能低的pH值下产生少量的晶核，控制温度和时间，就会得到一定粒径的均匀的纳米颗粒。 样品物象的表征包括形貌、粒度和晶相三个方面。物相分析一般使用X－射线粉末衍射仪（XRD）和电子显微镜。形貌和粒度可通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）直接观测到粒子的大小和形状。但由于电镜只能观测局部区域，可能产生较大的统计误差。晶粒（注意粒子的大小和晶粒的大小不是一个概念，在多数情况下纳米粒子是由多个完美排列的晶粒组成的）的晶相和大小，虽然也可通过更强的场发射透镜（HRTEM）得到，但是机器昂贵、操作复杂，所以实验室一般使用X－射线粉末衍射仪。下面就简单介绍两种大型分析仪器：XRD和TEM。 纳米氧化铁是一种电阻较大的半导体，它的表面可以吸附氧气，并使氧气分子活化，在300?C以上可作为催化剂催化氧化可燃性气体。表面吸附的氧气分子的电负性强，它夺取纳米颗粒表层的电子，使纳米氧化铁晶粒内部的空穴数目增加，即材料的导电性增强。当可燃性气体通过其表面时，表面上活化的氧气分子参与反应，使表面吸附的氧气分子数目急剧减少，同时导致材料的导电性降低，降低的值与通过气体的浓度有近似线形的关系。利用这种关系人们制造了气敏测试仪，这种仪器已用于环境监测、交通安全的酒精、汽油等可燃性气体的实际测试中。 X－射线仪(XRD) 当高速电子撞击靶原子时，电子能将原子核内K层上一个电子击出并产生空穴，此时具有较高能量的外层电子跃迁到K层，其释放的能量以X－射线的形式（K系射线，电子从L层跃迁到K层称为Kα）发射出去。X－射线是一种波长很短的电磁波，波长范围在0.05～0.25 nm之间。常用铜靶的波长为0.152nm。它具有很强的穿透力。X－射线仪主要由X光管、样品台、测角仪和检测器等部件组成。 XRD物相定性分析物相定性分析的目的是利用XRD衍射角位置以及强度，鉴定未知样品是由哪些物相组成。它的原理是：由各衍射峰的角度位置所确定的晶面间距d以及它们的相对强度I/ I1是物质的固有特性。每种物质都有其特定的晶体结构和晶胞尺寸，而这些又与衍射角和衍射强度有着对应关系，因此，可以根据衍射数据来鉴别物质结构。通过将未
重庆科技学院课程结业论文 课程名称：材料制备技术 专业班级：金材普11-01 学生姓名：吴昊 学号： 2011440867 成绩：
氧化锌与氧化铁纳米材料的化学制备 吴昊 摘要：采用水解法及室温液相反应法制备了氧化锌与氧化铁纳米材料。在制备氧化锌实验中，氧化锌产率为95.68%，产品色泽良好；制备氧化铁材料的实验表明，影响水解的因素主要 Fe-的起始浓度。 有温度、pH值（水解液）、3 关键词：氧化锌、氧化铁、液相反应、水解、纳米材料 纳米ZnO是颗粒尺寸为1～100nm的超细颗粒，有许多特殊的性质和功能，如量子尺寸效应、表面效应等。它的用途十分广泛，是一种多功能无机材料：作白色染料，它可用于印染、造纸业，并作为制造锌铬黄、醋酸锌、碳酸锌、氯化锌等颜料的原料；在橡胶工业中可用作天然橡胶、合成橡胶及乳胶的活性剂、补强剂及着色剂。由于氧化锌对紫外线吸收能力极强，在化妆品中应用日益广泛；将纳米级氧化锌涂覆在聚乙烯薄膜上，即可制成包装食品的透明薄膜，可保护食品质量；除此之外，在电子激光材料、石油化工催化剂、压电陶瓷磁性材料等方面都有重要应用。因此，纳米ZnO的制取日益引起科学工作者的重视。在制备方法上，主要有液相沉淀法、溶胶一凝胶乳化法、微乳化法、固相化学反应法等。 纳米氧化铁是新型磁记录材料，记录密度约为普通氧化铁的10倍。其用途广泛，在涂料工业中用于制造防锈底漆；在橡胶工业中用于轮胎、三角胎制品的着色剂在化学中作为催化剂和生产其他含铁产品的原料；在电子、电讯工业中是制造磁性材料铁氧体原件的重要原料。水热水解法是一种较新的氧化物纳米材，它通过控制一定的温度和pH值条件，使一定浓度的金属盐水解生成氢氧化物或氧化物沉淀。若条件适当，可得到颗粒均匀的多晶态溶胶，其颗粒尺寸在纳米级，对提高气敏材料的灵敏度和稳定性有利。本文采用化学法制备了具备 Fe O, 且具有较高的产率。 一定粒径范围的ZnO和 23 1 实验过程 1.1 氧化锌的制备 Zn NO溶液于烧杯中，再量取4.0mol/l NaOH溶液100ml（物质先量取2.0mol/l()32 的量比1:2）边搅拌边加入到烧杯中，待产生白色沉淀后，放置陈化36h，使充分反应生成Zn OH；过滤，滤饼用蒸馏水洗涤4~5次，放在80℃烘箱中烘4h，将干燥的前驱物()2 () Zn OH研磨后，至于马福炉中，600℃下保持2h，之后冷却、研磨、称量得ZnO15.5g．然2
第24卷第3期(总第95期) 2005年9月湿法冶金 Hy dro metallurg y of China Vo l .24No .3(Sum .95) Sep .2005 纳米氧化铁的制备与应用 方 敏1,段学臣1,周常军2 (1.中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙 410083; 2.湖南省石门县第三中学,湖南石门 415314) 摘要:综述了近年来纳米氧化铁的制备方法,对沉淀法、胶体化学法、水热法、水解法、气相法和固相法等各种制备工艺的优劣进行了比较,并详细地介绍了纳米氧化铁的性能及其在各种领域中的应用。关键词:纳米氧化铁;制备;性能;应用 中图分类号:T Q 138.11 文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2005)03-0117-04 收稿日期:2005-03-08 作者简介:方敏(1981-),女,硕士研究生,主要研究方向为纳米材料制备。 纳米材料(Nano cry stalline M ate rials )是指 在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。由于其具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,因而具有各种奇异的力、电、光、磁、热效应以及化学活性。纳米氧化铁(N anocrystalline Iron O xide )具有良好的耐候性、耐光性、磁性和对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应,可广泛应用于闪光涂料、油墨、塑料、皮革、汽车面漆、电子、高磁记录材料、催化剂以及生物医学工程等方面,且可望开发新的用途[1]。 1纳米氧化铁的制备方法 目前,国内外有很多不同的纳米氧化铁的制 备方法,但总体上可分为湿法(Wet Method )和 干法(Dry Me thod )。湿法多以工业绿矾、工业氯化(亚)铁或硝酸铁为原料,采用沉淀法、胶体化学法、水热法、水解法、溶胶-凝胶法、水溶胶萃取法等制备;干法常以羰基铁[Fe (CO )5]或二茂铁(FeCP 2)为原料,采用火焰热分解、气相沉积、低温等离子化学气相沉积法(PCVD )或激光热分解法制备。1.1湿法 由于湿法具有原料易得、操作简便、粒子可控等特点,因而普遍受到重视,特别是在工业生产中多采用此法。 1.1.1沉淀法 沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分 的物质混合,在混合溶液中加入适当的沉淀剂先制备纳米粒子的前驱体沉淀物,再将此沉淀物干燥或煅烧,从而制得相应的纳米级粒子。该方法可分为直接沉淀法和均匀沉淀法。直接沉淀法通常是在金属盐溶液中加入沉淀剂,于一定条件下使生成沉淀析出,将阴离子除去,沉淀物经洗涤、热分解等处理可制得纳米级微粒。均匀沉淀法是通过控制溶液中沉淀剂的浓度,使之缓慢增加,可使溶液中的沉淀处于平衡状态,且沉淀在整个溶液中均匀地出现。 用碱将亚铁离子沉淀为Fe (OH ) 2,通入气体(如空气)氧化制得晶种,再引入亚铁盐,继续通气氧化。产品质量与沉淀粒子Fe (OH ) 2质量及氧化转化情况密切相关。而粒子大小取决于加料速度、搅拌状况、溶液初始浓度、反应温度、添加剂 等。在Fe (OH )2氧化过程中,用控制气体通入量和通入方式来控制α-FeOOH 的粒度,也可向 亚铁盐中加入诸如硅酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、酒石酸、聚乙烯醇(0.5%)、丙三醇、2,3-丁烯醇等添加剂[2] ,使结晶成核中心增多,从而使生成的α-FeOO H 的粒子微细、均匀。 沉淀法是液相化学反应合成金属氧化物纳米颗粒最早采用的方法。沉淀法成本较低,但是存在有下列问题:沉淀物通常为胶状物,水洗时过滤较困难;沉淀剂易作为杂质残留;沉淀过程中各种成分可能发生变化,水洗时部分沉淀物易发生溶解;此外,由于有多种金属不容易发生沉淀反应,这种方法的适应面较窄。
Applied Physics 应用物理, 2020, 10(7), 343-349 Published Online July 2020 in Hans. https://www.doczj.com/doc/6a12284576.html,/journal/app https://https://www.doczj.com/doc/6a12284576.html,/10.12677/app.2020.107046 Study on the Adsorption Properties of Arterial Argy-Bargy Pollen by Ferric Oxide Magnetic Microspheres Xiaoli Liu, Yue Wang, Licheng Zhou School of Energy Engineering, Yulin University, Yulin Shaanxi Received: Jul. 2nd, 2020; accepted: Jul. 17th, 2020; published: Jul. 24th, 2020 Abstract In this paper, we study the constraints and adsorption properties of magnetic particle and elec-trostatic force on fine-grained Artemisia sphaerocephala pollen, and explore low-cost, high-efficiency and environmentally friendly wormwood pollen adsorbent materials. The adsorbability and ad-sorption ratio of electrostatic slide and gauze to pollen were compared under magnetic field con-straint. The results show that under outdoor experimental conditions, electrostatic slides, gauze, and magnets are all adsorbed to pollen. Among them, magnets with mixed powders of ferric oxide and ferric oxide attract the highest number of pollen, but because of the complexity of the external environment, as well as the limitations of the experiment, the specific type of adsorbate has not yet been specifically determined. Through laboratory experiments, it was found that magnetic confinement and electrostatic adsorption have significant effects on the control and adsorption of pollen. Keywords Pollen, Electrostatic Slide, Adsorption, Magnetic Field Constraint, Electrostatic Adsorption 氧化铁基磁性微球对沙蒿花粉吸附的 吸附性能的研究 刘孝丽，王悦，周利成 榆林学院，能源工程学院，陕西榆林 收稿日期：2020年7月2日；录用日期：2020年7月17日；发布日期：2020年7月24日
纳米氧化铁的制备和表征 金鑫靳立群陈重学 武汉大学化学与分子科学学院2003级化学基地班武汉430072 摘要：纳米氧化铁的制备方法有氧化沉淀法、水热法、强迫水解法、凝胶—溶胶法、胶体化学法、水溶萃取法等。本文采用活性炭吸附法制备纳米氧化铁，测定了粒子的磁化率，用电镜测定其粒径，以此探讨了不同的焙烧温度下所得粒子的性能，加深了对纳米材料的了解。 关键词：纳米氧化铁活性炭表征 一、引言 纳米颗粒是指颗粒尺寸为纳米数量级的超细微粒,它的尺度大于原子簇,小于通常的微粒,一般在1～100纳米之内,因此,它具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、库仑堵塞和介电限域效应,这些效应使得纳米微粒具有不同于常规固体的新特征.纳米氧化铁具有良好的耐候性、耐光性、磁性和对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应,可广泛应用于闪光涂料、油墨、塑料、皮革、汽车面漆、电子、高磁记录材料、催化剂以及生物医学工程等方面,且可望开发新的用途.因此,了解和掌握纳米氧化铁的各种制备方法无疑具有重要的现实意义.目前国内外有很多不同的制备方法,但总体上纳米氧化铁的制备方法可分为湿法(WetMethod)和干法(DryMethod).湿法多以工业绿矾、工业氯化(亚)铁或硝酸铁为原料,采用氧化沉淀法、水热法、强迫水解法、凝胶—溶胶法、胶体化学法、水溶胶萃取法等制备;干法常以羰基铁Fe(CO)5]或二茂铁(FeCP2)为原料,采用火焰热分解、气相沉积、低温等离子化学气相沉积法(PCVD)或激光热分解法制备. 二、实验部分 2.1 实验试剂 硝酸铁（Fe(NO3)3·9H2O）,活性炭，硫酸亚铁，摩尔氏盐 2.2 实验仪器 电炉，马弗炉，瓷坩埚，电子天平，烧杯，研钵，电镜，电子磁天平 2.3 实验步骤 分别称取6.4g/6.0g硝酸铁于两个250ml的烧杯中，加85ml/80ml水溶解，加热至沸。随后加入55g/50g活性炭，继续加热至沸。待溶液快蒸发时，转入瓷坩埚中，继续加热，直至将体系内的溶液尽量全部蒸干。将瓷坩埚放入马弗炉中分别在600℃/400℃下灼烧至活性炭完全烧完，取出，冷却即得红棕色固体粉末。 用电镜测量其粒径，用电子磁天平测其磁化率并与硫酸亚铁进行比较。 2.4 样品的表征 2.4.1 磁性的表征（定性） 质量/g 管+氧化铁1/g 磁场强度管+氧化铁2/g 氧化铁（600℃）0.5116 10.7836 20.2 10.9026 硫酸亚铁1 0.5081 10.7663 374 10.886 氧化铁（400℃) 0.4825 11.2249 49.5 11.2406 硫酸亚铁2 1.0372 11.767 200 11.776 从以上数据可以明显地看出制得的纳米氧化铁的磁性强于硫酸亚铁 2.4.2 粒径的测定 将所得的纳米氧化铁进行研磨，进行电镜分析，所得电镜图如下：