淀粉改性纳米四氧化三铁的制备及其除磷效能的

四氧化三铁纳米材料的制备与应用四氧化三铁纳米材料是指将三铁酸铁作为原料，通过化学合成或物理制备的方法获得的粒径小于100纳米的铁氧体粉末。

该材料具有高比表面积、独特的磁性、光学性能和化学活性等特点，在磁性材料、催化剂、传感器、生物医药等领域有着广泛的应用。

四氧化三铁纳米材料的制备方法主要包括化学合成法和物理制备法两种。

其中，化学合成法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法、微乳法等，物理制备法包括高能球磨法、磁控溅射法、激光气相沉积法等。

溶胶-凝胶法是一种常见的制备方法，其基本原理是将金属盐或金属有机化合物与溶剂混合后，通过加热、干燥、煅烧等步骤制备出纳米粉末。

共沉淀法是利用化学反应使金属离子在溶液中共同沉淀，得到纳米粉末。

水热法是将金属盐或金属有机化合物与水混合，通过高温高压的条件下合成纳米粉末。

微乳法是将水和油通过表面活性剂的作用形成微乳液，通过添加金属离子与还原剂制备出纳米粉末。

高能球磨法是通过高速旋转的球磨器对粉末进行机械处理，使其粒径减小到纳米级别。

磁控溅射法是利用高能电子轰击靶材，使其表面物质蒸发并沉积在基底上，形成纳米粉末。

激光气相沉积法是将激光束聚焦在靶材表面，使其表面物质蒸发并沉积在基底上，形成纳米粉末。

四氧化三铁纳米材料在磁性材料领域有着广泛的应用。

其高比表面积和独特的磁性能使其成为磁性存储材料和磁性催化剂的理想选择。

在催化剂领域，四氧化三铁纳米材料的高催化活性和稳定性使其成为一种新型的催化剂，可用于有机合成、废水处理等领域。

在生物医药领域，四氧化三铁纳米材料的生物相容性和药物缓释性能使其成为一种新型的药物载体，可用于肿瘤治疗、诊断和影像学等方面。

四氧化三铁纳米材料作为一种新型的纳米材料，在磁性材料、催化剂、生物医药等领域具有广泛的应用前景。

随着制备技术的不断发展和完善，其应用范围和性能将得到更广泛的拓展和提升。

四氧化三铁纳米材料的制备与应用一、制备方法四氧化三铁（Fe3O4）纳米材料的制备方法主要有物理方法和化学方法两种。

物理方法主要包括磁控溅射、磁控气相沉积、磁性流体制备等。

其中，磁控溅射是一种常用的制备方法，通过在高真空环境中将金属铁溅射至基底上，并在氧气气氛中进行氧化反应，形成Fe3O4纳米颗粒。

化学方法主要包括共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等。

其中，共沉淀法是最常用的制备方法之一，通过将铁盐和氢氧化物一起加入溶液中，在适当的条件下反应生成Fe3O4纳米颗粒。

二、性质特点四氧化三铁纳米材料具有许多独特的性质和特点，主要包括以下几个方面：1. 磁性：Fe3O4纳米颗粒具有较强的磁性，可以被外加磁场引导和控制。

这使得Fe3O4纳米材料在磁性材料、磁性催化剂等领域有着广泛的应用。

2. 生物相容性：Fe3O4纳米材料在生物体内具有良好的生物相容性，可以作为生物医学领域的重要材料。

例如，可以将药物包裹在Fe3O4纳米颗粒上，通过外加磁场将其导向到靶位点，实现靶向治疗。

3. 光学性质：Fe3O4纳米材料在一定波长范围内具有特殊的光学性质，例如磁光效应和表面等离子共振效应。

这些性质使得Fe3O4纳米材料在光学传感器、光储存等领域有着广泛的应用前景。

三、应用领域由于其独特的性质和特点，四氧化三铁纳米材料在多个领域都有着广泛的应用。

1. 生物医学领域：Fe3O4纳米材料可以用于磁共振成像（MRI）的对比剂，提高成像的分辨率和对比度；还可以用于磁热疗法，通过外加磁场使纳米颗粒产生热能，用于肿瘤治疗。

2. 环境治理领域：Fe3O4纳米材料可以用于废水处理和重金属离子的吸附，具有高效、低成本的优点。

3. 磁性材料领域：Fe3O4纳米材料可以用于制备磁性流体、磁性材料等，广泛应用于电子、信息存储等领域。

4. 光学传感器领域：Fe3O4纳米材料的光学性质使其成为优秀的光学传感器材料，可用于气体传感、生物传感等领域。

纳米四氧化三铁的化学制备方法研究进展一、本文概述纳米四氧化三铁（Fe₃O₄），作为一种重要的磁性纳米材料，因其独特的磁学、电学以及催化性质，在生物医学、信息存储、环境保护等多个领域具有广泛的应用前景。

随着纳米技术的不断发展，纳米四氧化三铁的化学制备方法研究成为了当前材料科学领域的热点之一。

本文旨在对近年来纳米四氧化三铁的化学制备方法研究进展进行全面的概述，旨在探讨其制备方法的发展趋势、面临的挑战以及未来可能的应用方向。

通过系统综述已有研究成果，旨在为科研人员和相关从业人员提供有益的参考和借鉴，进一步推动纳米四氧化三铁在实际应用中的发展和进步。

二、纳米四氧化三铁的化学制备方法概述纳米四氧化三铁（Fe₃O₄）的制备方法多种多样，其中化学制备法因其实验条件温和、操作简便、产物纯度高和粒径可控等优点而受到广泛关注。

化学制备纳米四氧化三铁的方法主要包括共沉淀法、热分解法、微乳液法、溶胶-凝胶法和水热法等。

共沉淀法是最常用的制备纳米四氧化三铁的方法之一。

通过向含有铁盐（如FeCl₃、FeSO₄等）的溶液中加入沉淀剂（如NaOH、NH₃·H₂O等），使铁离子在溶液中发生沉淀，再通过热处理得到纳米四氧化三铁。

共沉淀法具有操作简单、反应条件温和、易于工业化生产等优点，但制备过程中易引入杂质，影响产物的纯度。

热分解法是通过在高温下分解含铁有机化合物或无机化合物来制备纳米四氧化三铁的方法。

常用的含铁有机化合物有乙酰丙酮铁、油酸铁等，无机化合物有草酸铁、碳酸铁等。

热分解法可以制备出高纯度、结晶性好的纳米四氧化三铁，但设备成本高，制备过程需要高温，操作较为困难。

微乳液法是一种在微乳液滴中进行化学反应制备纳米材料的方法。

通过将含铁盐溶液和沉淀剂分别溶于两种不同的表面活性剂形成的微乳液中，在微乳液滴内部发生沉淀反应，从而制备出纳米四氧化三铁。

微乳液法具有粒径分布窄、易于控制等优点，但制备过程中需要使用大量的表面活性剂，对环境造成一定污染。

纳米四氧化三铁的制备、改性及应用
一、纳米四氧化三铁的简介
 四氧化三铁是一种常用的磁性材料，又称氧化铁黑，呈黑色或灰蓝色。

四氧化三铁是一种铁酸盐，即Fe2+Fe3+（Fe3+O4）（即FeFe（FeO4）前面2+和3+代表铁的价态）。

在Fe3O4里，铁显两种价态，一个铁原子显+2价，两个铁原子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO〃Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。

四氧化三铁硬度很大，具有磁性，可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物，逆尖晶石型、立方晶系。

在外磁场下能够定向移动，粒径在一定范围之内具有超顺磁性，以及在外加交变电磁场作用下能产生热量等特性，其化学性能稳定，因而用途相当广泛。

 二、纳米四氧化三铁的制备方法
 纳米微粒的制备方法主要有物理方法和化学方法。

物理方法制备纳米微粒一般采用真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等。

但是用物理方法制备的样品一产品纯度低、颗粒分布不均匀，易被氧化，且很难制备出10nm 以下的纳米微粒，所以在工业生产和试验中很少被采纳。

 化学方法主要有共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水解法、水热法等。

采用化学方法获得的纳米微粒的粒子一般质量较好，颗粒度较小，操作方法也较为容易，生产成本也较低，是目前研究、生产中主要采用的方法。

 1、共沉淀法：沉淀法是在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中，加入适当的沉淀剂，使金属离子均匀沉淀或结晶出来，再将沉淀物脱。

(10)申请公布号 CN 102464357 A(43)申请公布日 2012.05.23C N 102464357 A*CN102464357A*(21)申请号 201010534442.6(22)申请日 2010.11.04C01G 49/08(2006.01)B82Y 40/00(2011.01)B01J 20/06(2006.01)C02F 1/28(2006.01)C02F 1/62(2006.01)C02F 1/58(2006.01)(71)申请人中国科学院合肥物质科学研究院地址230031 安徽省合肥市1110信箱(72)发明人韩成良蔡伟平(54)发明名称四氧化三铁纳米纤维及其制备方法和用途(57)摘要本发明公开了一种四氧化三铁纳米纤维及其制备方法和用途。

纤维由其间带有介孔的颗粒状物组成，纤维的直径为30～200nm 、长为10～20μm ，颗粒状物的粒径为5～10nm ，其为四氧化三铁的单晶体，介孔的孔直径为5～40nm ；方法为先将可溶性铁盐、柠檬酸或柠檬酸盐和水按照重量比为1.2～1.6∶1.7～2.1∶35～45的比例混合均匀，得到混合液，再向混合液中加入明胶，其中，明胶与混合液中的水之间的重量比为0.2～4∶35～45，待明胶溶解后得到水溶胶，然后，先使用碱溶液调节水溶胶的pH 值至7～8，得到水溶胶前驱体，再将水溶胶前驱体置于密闭状态，于180～240℃下反应4～72h ，制得四氧化三铁纳米纤维。

产物可作为吸附剂，广泛地用于去除溶液中的多氯联苯和重金属离子。

(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页1/1页1.一种四氧化三铁纳米纤维，由四氧化三铁组成，其特征在于：所述四氧化三铁为纤维状，所述纤维状四氧化三铁由颗粒状物组成，所述颗粒状物间带有介孔；所述四氧化三铁纤维的直径为30～200nm 、长为10～20μm ；所述颗粒状物的粒径为5～10nm ，其为四氧化三铁的单晶体；所述介孔的孔直径为5～40nm 。

四氧化三铁纳米材料的制备一、原理化学共沉淀法制备超微粒子的过程是溶液中形成胶体粒子的凝聚过程, 可分为2 个阶段:第一个阶段是形成晶核, 第二个阶段是晶体(晶核) 的成长。

而晶核的生成速度vl和晶体(晶核)的成长速度v2可用下列两式表示:为过饱和浓度,s 为其溶解度, 故(c-s) 为过饱和度,k1,k2分别为二式的比例常数,D 为溶质分子的扩散系数。

当V1>V2时, 溶液中生成大量的晶核, 晶粒粒度小;当vl<v2时, 溶液中生成少量的晶核, 晶粒粒度大。

采用化学共沉淀法制备纳米磁性四氧化三铁是将二价铁盐和三价铁盐溶液按一定比例混合, 将碱性沉淀剂快速加入至上述铁盐混合溶液中, 搅拌、反应一段时间即得纳米磁性Fe304粒子, 其反应式如下:Fe2+ + Fe3+ + OH- →Fe(OH)2/Fe(OH)3 ( 形成共沉淀)Fe( OH) 2 + Fe( OH) 3 →FeOOH + Fe304 ( pH ≤7.5)FeOOH+ Fe2+ →Fe3O4+ H+ ( pH ≥9.2)Fe2+ + 2Fe3+ +8OH- →Fe3O4+ 4H2O由反应式可知, 该反应的理论摩尔比为Fe2+ :F e3+ :OH- =l:2:8, 但由于二价铁离子易氧化成三价铁离子, 所以实际反应中二价铁离了应适当过量。

该法的原理虽然简单, 但实际制备中还有许多复杂的中间反应和副产物:Fe3O4+ 0.25O2+ 4.5H2O →3Fe(OH)3 ( 4)2Fe3O4 + 0.5O2 →3Fe2O3 ( 5)此外, 溶液的浓度、nFe2+/nFe3+ 的比值、反应和熟化温度、溶液的pH 值、洗涤方式等, 均对磁性微粒的粒径、形态、结构及性能有很大影响。

目前,纳米二氧化硅主要制备方法有：以硅烷卤化物为原料的气相法;以硅酸钠和无机酸为原料的化学沉淀法;以及以硅酸酯等为原料的溶胶凝胶法和微乳液法。

在这些方法中,气相法原料昂贵,设备要求高,生产流程长,能耗大;溶胶凝胶法原料昂贵,制备时间长;而微乳液法成本高、有机物难以去除易对环境造成污染。

纳米四氧化三铁的制备与表面改性化学与材料科学系 09级应用化学1班刘立君李淑媛摘要：由于纳米Fe3O4在光学、电学、热学、磁学、力学等方面独特的性质，对它的研究越来越多，且在各个领域的应用也越来越广泛，因此本文详细介绍了纳米四氧化三铁的各种制备方法，对其制备工艺的优缺点、应用前景、产品性能进行了详细的比较；并综述了纳米四氧化三铁的表面改性的方法，如有机改性、无机改性、偶联改性、小分子改性、大分子改性等改性手法，以及表面改性后各种纳米Fe3O4的特征与用途前景。

关键词纳米Fe3O4 综述表面改性1引言四氧化三铁的性质：四氧化三铁在常温常压状态下是一种具有强磁性的黑色粉末状晶体，潮湿状态的四氧化三铁在空气中容易氧化成三氧化二铁，二价铁离子被氧化成三价铁离子。

四氧化三铁具有强磁性，四氧化三铁固体具有优良的导电性。

因为在磁铁矿中，由于Fe2 +与 Fe3 +在八面体位置上基本上是无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移，所以四氧化三铁固体具有优良的导电性能。

X 射线研究表明，四氧化三铁是铁( III) 酸盐，即 Fe2 +( Fe3 +O2 －2)2，称为“偏铁酸亚铁”，化学式为Fe( FeO2)2。

在四氧化三铁里，铁显两种价态，所以常常将四氧化三铁看成是由 FeO 与 Fe2O3组成的化合物，也可表示为 FeO·Fe2O3，但不能说是 FeO 与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。

常见的天然磁铁矿中主要成分是四氧化三铁的晶体。

磁性纳米粒子的性质：纳米材料指颗粒尺寸在1-100nm间的粒子,及由其聚集而成的纳米固体材料,具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,使得其与同组成的材料相比,显示独特的光学、电学、热学、磁学、力学及化学性质。

当磁性纳米材料的尺寸减小到纳米尺度时,尺寸和形状这两个关键参数强烈影响着其磁性能,使磁性纳米粒子呈现超顺磁性,高矫顽力,低居里温度和高磁化率，同时,磁性纳米粒子具有以下几方面的特性:第一,磁性纳米粒子具有可控性的粒径(从几纳米到几十纳米),小于或相当于细胞(10-100nm),病毒(20-450nm),蛋白质(5-50nm),基因(Znm宽10-100nm长)的尺度,这表明磁性纳米粒子能够接近我们所感兴趣的生物实体.事实上,它们可以被生物分子修饰后连接到生物实体上,由此提供了一种可控的标一记方法；第二，磁性纳米粒子的磁性遵从库仑定律,能够通过外加磁场加以控制；第三,磁性纳米粒子能够对磁场的周期性变化产生响应,从激励场获得能量,由此微粒能够被加热,从而可用于热疗,传输大量的热能到靶区,如肿瘤；第四,磁性纳米粒子可从尿液及大便中排泄，其中经肾脏排出较多,肠道排出较少。

纳米材料的介绍及纳米四氧化三铁的制备方法介绍沈明09应化（2）班20091302232摘要本文阐述了纳米材料的性能特点。

然后以纳米四氧化三铁为例，介绍了其在磁性材料、多功能材料、催化材料以及医学领域的应用现状。

着重介绍了纳米四氧化三铁的制备方法，如沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法等做了介绍，并对各制备方法进展和优缺点进行了简要介绍。

最后对纳米四氧化三铁今后的发展做了展望。

关键词：纳米材料；四氧化三铁；应用；制备；进展前言纳米科学技术是研究在千万分之一米到十亿分之一米内，原子、分子和其他类型物质的运动和变化的科学。

在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术，称为纳米技术。

纳米材料是一种介于分子与宏观材料之间的介观态材料，一般由金属、金属化合物、无机物或聚合物的纳米级颗粒（1~100nm）经压实或烧结而成的材料。

纳米级颗粒在整体上构成了一种与晶态或玻璃态有较大差别的崭新结构，导致它具有一系列的特殊物理、化学性质，而这些特性是其他固体材料或常规材料根本不具有的特性。

目前，人工已经合成并研究的单质体系有：Fe、Si、Pd、Cu、Ti、Ni、Al、Mo等；单一氧化物有Al2O3、MgO、ZrO2、Fe2O3、TiO2等；多组分复合纳米材料有CoFe2O4、MnFe2O4等。

一、纳米和纳米复合材料的应用纳米材料的研究和应用，不但改造了传统材料，而且又源源不断地创造出新材料，从而提高和改变了我们的生活质量。

1、纳米级磁性材料纳米微粒尺寸小，具有单磁畴结构、矫顽力高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比较好，而且记录密度比γ- Fe2O3高几十倍。

日本松下电器公司已制成纳米级微型录像带，具有图象清晰、信噪比较高、失真小等优点。

此外，超顺磁的强磁性纳米颗粒还可以制成磁性液体，广泛用于声电器材、阻尼器材、旋转密封、润滑、选矿等领域。

2、纳米陶瓷纳米陶瓷的晶粒度尺寸极小，晶粒容易在其他颗粒上运动，具有极高的强度、韧性及延展性。