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微波水热法制备超顺磁性Fe3O4纳米粒子李冬梅;徐光亮;熊坤;丁宇【期刊名称】《化工进展》【年(卷),期】2008(27)7【摘要】采用微波水热法制备超顺磁性Fe3O4纳米粒子,讨论了[Fe3+]/[Fe2+]、晶化温度、晶化时间、pH值4因素对平均粒度大小的影响,探索Fe3O4纳米粒子的最佳制备条件,在该基础上采用油酸对其进行表面改性.利用XRD、FT-IR、TEM 和VSM对Fe3O4纳米粒子的结构、形貌、磁性能进行表征.结果表明,改性后的纳米Fe3O4粒子为粒度均匀的球形,具有良好的分散性,平均粒径约8 nm;该产物具有超顺磁性,饱和磁化强度为61.8 emu/g.【总页数】5页(P1056-1060)【作者】李冬梅;徐光亮;熊坤;丁宇【作者单位】西南科技大学材料科学与工程学院,新材料研究所,四川,绵阳,621010;西南科技大学材料科学与工程学院,新材料研究所,四川,绵阳,621010;西南科技大学材料科学与工程学院,新材料研究所,四川,绵阳,621010;西南科技大学材料科学与工程学院,新材料研究所,四川,绵阳,621010【正文语种】中文【中图分类】TQ138.1【相关文献】1.制备超顺磁性Fe3O4纳米粒子的研究进展 [J], 李冬梅;徐光亮2.硅钨酸光催化还原制备超顺磁性的Fe3O4纳米粒子 [J], 王润霞;周建庆;李国喜3.超顺磁性Fe3O4纳米粒子的制备和表征 [J], 文德;刘妙丽;李强林4.P(AA-co-MPC)修饰超顺磁性Fe3O4纳米粒子的制备与表征 [J], 桑冀蒙;李学平;赵瑾;侯信;原续波5.2种超顺磁性Fe3O4纳米粒子的制备及其对大鼠肺部的急性毒性效应 [J], 田明达;罗聪;朱朝敏;龚梦嘉;谢鸿蒙;毕杨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
空心Fe3O4纳米微球的制备及超顺磁性李文宇;霍格;黄岩;董丽娟;卢学刚【摘要】采用水热控制合成法,以六水三氯化铁、柠檬酸三钠和尿素为原料,聚丙烯酰胺为稳定剂,200°C下反应12 h制备得到了超顺磁性空心Fe3O4纳米微球.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对样品的结构和形貌进行表征,并采用振动样品磁强计测试了样品的磁性能.结果表明:所得样品为具有尖晶石结构的Fe3O4纳米微球,尺寸为160 nm左右,呈分等级结构,即整个微球由粒径约18 nm的初级晶粒自组装堆叠而成;室温下表现为典型的超顺磁性,且饱和磁化强度为73.3 emu/g(1 emu/g=1 A·m2/kg),这种高饱和磁化强度可以由其初级晶粒晶化程度高且粒径较大以及这种特殊的二次自组装结构进行解释.这种Fe3O4纳米微球为疏松多孔的空心球状结构,具有粒径分布均匀、分散性良好和超顺磁性的特点,在药物靶向输运和肿瘤热疗中有潜在的应用.【期刊名称】《物理学报》【年(卷),期】2018(067)017【总页数】8页(P260-267)【关键词】水热法;空心Fe3O4纳米微球;分等级结构;超顺磁性【作者】李文宇;霍格;黄岩;董丽娟;卢学刚【作者单位】山西大同大学固体物理研究所, 大同 037009;深圳大学材料学院, 深圳 518061;西安交通大学理学院, 物质非平衡合成与调控教育部重点实验室, 西安710049;山西大同大学固体物理研究所, 大同 037009;西安交通大学理学院, 物质非平衡合成与调控教育部重点实验室, 西安 710049【正文语种】中文1 引言近些年来,磁性纳米材料因其特殊的小尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应等,具备普通材料所不具备的特殊磁学性质,而备受关注[1−5].其中,Fe3O4是磁性材料中应用最为广泛的一种[6−11].当Fe3O4纳米颗粒的尺寸小于30 nm时,外加磁场产生的磁取向力就无法抵抗纳米颗粒内部热骚动的干扰,此时,这类纳米颗粒就表现出一种特殊的磁学性质,即超顺磁性[12,13].超顺磁性Fe3O4纳米颗粒以其无毒、良好的生物相容性、独特的磁靶向特性以及在交变磁场中易于产热等性质,被广泛应用于生物医疗中[14,15].因此,制备出单分散、超顺磁性Fe3O4纳米颗粒就成为研究的热点[16−18].例如,秦润华等[19]利用化学共沉淀法制备出平均粒径为10 nm的超顺磁性Fe3O4粒子,并探讨了Fe3O4由块状的亚铁磁性向纳米级超顺磁性转变的原因.柏玮等[20]通过共沉淀一步法成功制备出外包葡聚糖的Fe3O4纳米颗粒,测得整体粒径为20—35 nm,核心粒径为5 nm,该粒子可以作为磁共振成像反义基因载体.然而,传统方法制备的超顺磁性纳米颗粒尺寸都比较小,饱和磁化强度较低,增加磁性颗粒尺寸虽然可以提高材料的饱和磁化强度,但尺寸增大会导致超顺磁特性的丧失,不利于Fe3O4纳米颗粒靶向输运.而制备得到具有分等级结构的Fe3O4纳米微球,一方面保留了初级粒子的小尺寸特性,超顺磁性可以实现,另一方面通过自组装形成尺寸较大的二次结构,又可提高其饱和磁化强度,进而保证磁性微球在外磁场中的迅速反应.此外,如果将这种磁性微球做成空心结构,那么它具有的比表面积大、密度小、空心结构易于载药的特点,会使其研究价值更加显著.为此,本文采用水热控制合成法,制备具有分等级结构的超顺磁性空心Fe3O4纳米微球,并对其空心结构和超顺磁特性进行深入研究.2 实验部分2.1 试剂与仪器试剂:六水三氯化铁(FeCl3·6H2O)、柠檬酸三钠、尿素(Urea)、聚丙烯酰胺(PAM)、无水乙醇、去离子水,以上试剂均为分析纯.仪器:HC-2062高速离心机,磁力加热搅拌器,超声波清洗机,电热恒温干燥箱,反应釜(50 mL),真空干燥箱,量筒(5 mL,25 mL),烧杯(若干).2.2 超顺磁性空心Fe3O4纳米微球的制备称取0.27 g FeCl3·6H2O放入烧杯中,超声搅拌10 min使其在40 mL的去离子水中充分溶解,呈淡黄色液体;之后分别加入0.88 g柠檬酸三钠,0.36 g Urea,0.35 g PAM,各磁力搅拌20 min.将上述溶液转移至50 mL聚四氟乙烯为衬底的不锈钢反应釜中密封,放进电热恒温干燥箱中,设定温度200°C反应12 h.随后冷却至室温,将得到的黑色磁性Fe3O4用无水乙醇反复超声离心清洗5次,以去除反应物等杂质,最后将其放入50°C的真空干燥箱中烘干待用.2.3 测试与表征采用德国 Bruker公司生产的型号为d8-advance 3.0 X射线衍射仪(XRD)对样品进行物相分析;利用日本电子的JSM-7000F型扫描电子显微镜(SEM)进行样品的表面形貌分析;选用日本电子公司生产的JEOL-2000x型透射电子显微镜(TEM)观测样品的形貌;用美国Lake Shore公司的振动样品磁强计(VSM)测试样品的静态磁学性能.3 结果与讨论3.1 空心Fe3O4纳米微球的物性分析3.1.1 XRD分析图1为样品的XRD分析结果,可以看出2θ角为31.3°,35.6°,43.1°,57.1°,62.8°处的衍射峰分别对应立方相Fe3O4的(220),(311),(400),(511),(440)晶面的衍射峰.所得图谱与国际粉末联合会提供的Fe3O4标准PDF卡(JCPDS card No.19-0629)中的XRD图谱的特征峰一致,且无杂峰出现,确定所得纳米微球为具有尖晶石结构的Fe3O4,且微球纯净,结晶度好.另外,根据Scherrer公式d= κλ/(B cosθ)(其中d为晶体直径,B为衍射峰半高全宽度,λ为X射线波长,θ为衍射对应角度,κ为比例常数),利用2θ=35.6°最强衍射峰的半高全宽度,可以计算平均晶粒尺寸为18.5 nm,这一值说明实验制备的Fe3O4粒径在超顺磁临界尺寸范围内,保证了纳米微球超顺磁特性的实现.图1 Fe3O4纳米微球的XRD图谱Fig.1.XRD pattern of Fe3O4nano-microspheres.3.1.2 SEM和TEM分析图2(a)和图2(b)给出了样品的SEM照片.可以看到,样品形貌基本上是球形结构,尺寸均匀,分散性良好,没有粘连现象.进一步分析图2(b)可以发现,合成的纳米微球表面粗糙,具有疏松多孔的特点,且微球直径大约为160 nm,可以看出所有的Fe3O4纳米微球呈现明显的分等级结构,即每一个Fe3O4纳米微球均由尺寸更小的初级晶粒组装堆叠而成.同时,结合3.1.1节XRD分析结果,可以表明由Scherrer公式计算出的粒径大小18.5 nm是图2中初级晶粒的尺寸,SEM照片中每一个大的呈球形的纳米微球,是由许多个基本相同的初级在溶液中通过堆叠组装,最终形成尺寸更大的纳米微球二次结构.图2(c)和图2(d)给出了样品的TEM照片,可以看到,合成的纳米微球颜色深浅不均匀,呈现排列疏松多孔的状态,且图2(d)给出单独一个微球的TEM照片,可以发现其外围颜色较深而内部颜色较浅,即微球边缘颜色较深部分是由Fe3O4初级晶粒堆叠而成的外壳,中间颜色较浅部分说明微球内部是中空结构.以上分析可以说明通过水热法制备的Fe3O4是具有分等级结构、疏松多孔的空心纳米微球.图2 Fe3O4纳米微球的SEM(a),(b)和TEM(c),(d)照片Fig.2.SEM(a),(b)and TEM(c),(d)images of Fe3O4nano-microspheres.3.2 空心Fe3O4纳米微球的生长机制图3为不同反应时间(4,8,12,24 h)下样品的SEM照片.分析图3,可知反应时间为4 h样品的平均粒径为136.7 nm,分散性较差,部分微球间有团聚粘连现象,可以观察到表面初级晶粒的存在;反应时间为8 h样品平均粒径为130.1 nm,初级晶粒排列紧密,相对于反应时间为4 h的样品,8 h样品粒径略有减小,可能是初级晶粒在自组装过程中继续向球体内部收缩聚拢所致;反应时间为12 h样品平均粒径为160.2 nm,形貌尺寸均匀,分散性良好,可明显观察到微球中出现空心孔洞结构,随着反应的进行,微球内部初级晶粒的组分被外部初级晶粒吸收;反应时间为24 h对应的粒径为127.5 nm,微球表面致密程度增加,分散性较差,反应时间过长,外部的初级晶粒溶解合并.分析不同反应时间下微球的分散性,8 h对应的样品分散性最差,由于在这个阶段初级晶粒尚处在聚拢组装生长变化阶段,形成的Fe3O4二次球状结构并不稳定.而24 h对应的样品分散性下降,可能是时间增长,微球在高温高压环境下,其稳定性下降,已经合成的晶粒是由于进一步溶解、粘连所致.图4是不同反应时间下样品的XRD图谱,通过Scherrer公式分别计算出反应时间为4,8,12,24 h所得微球的初级晶粒的平均粒径分别为15.7,16.8,18.5,15.2 nm,可知随着时间的增长,Fe3O4纳米微球的形貌、分散性以及初级晶粒和二次结构的尺寸都发生了改变.首先,随着时间的增加,初级晶粒在长大,当反应时间为12 h时达到最大,之后又开始减小.而二次结构在反应时间为8 h左右时,处于聚拢组装变化阶段,微球尺寸有所减小,之后当时间延长至12 h时,整个微球形貌、粒径均匀,之后微球粒径又开始变小.其次,微球的分散性和空心度也在反应时间大于12 h之后开始变差.所以,要得到分散性良好、形貌粒径均匀的空心Fe3O4纳米微球,一般反应时间确定为12 h.由于水热法控制合成纳米粒子是再结晶与溶解过程综合作用的结果,综上所述,可以结合经典的Ostwald Ripening(OR)熟化机制,对Fe3O4纳米微球这种疏松多孔空心结构的形成过程进行解释:如图5所示,体系在高温、高压条件下,铁离子与氧离子不断反应聚集形成晶粒分散于溶液中,单个晶粒处于自由能较高的亚稳定状态,晶粒之间通过团聚成尺寸更大的松散微球以降低自由能.随着反应时间的延长,微球外部的初级晶粒与溶液接触充分,吸收来自溶液中的铁离子和氧离子的速度更快,导致其晶粒尺寸大于内部晶粒尺寸.然后,由于内部晶粒具有更高的表面能,故内部晶粒不断减小溶解,而外部晶粒继续长大,最终形成具有空心孔洞结构的纳米微球.通过这种方法合成的Fe3O4纳米微球具有疏松多孔、密度低、比表面积大、其空心部分可容纳大量的客体分子、表面易吸附细胞、药物等特性,因此可以在生物医学药物载体方面有广泛的应用.图3 不同反应时间的Fe3O4纳米微球SEM照片 (a)4 h;(b)8 h;(c)12 h;(d)24 hFig.3.SEM images of Fe3O4nano-microspheres obtained at different reaction times:(a)4 h;(b)8 h;(c)12 h;(d)24 h.图4 不同反应时间的Fe3O4纳米微球XRD图谱(a)4 h;(b)8 h;(c)12 h;(d)24 hFig.4.XRD patterns of Fe3O4nano-microspheres obtained at different reaction times:(a)4 h;(b)8 h;(c)12 h;(d)24 h.3.3 空心Fe3O4纳米微球的磁性分析图5 Fe3O4纳米微球空心结构的形成过程Fig.5.Formation process ofFe3O4nano-microspheres hollow structure.图6给出的是Fe3O4水溶液在外磁场作用下磁响应实验照片.其中1号是制备出的Fe3O4样品在水溶液中静置12 h后处于均匀分散的状态,由实验可知,Fe3O4纳米微球在水溶液中具有良好的分散稳定性;2—7号分别给出的是在加入外磁场后,不同时间下的磁响应情况(时间间隔为15 s),可以发现,微球在磁场作用下不断向磁场一侧聚集,说明合成的空心Fe3O4纳米微球具有显著的磁响应特性.图6 Fe3O4纳米微球在外磁场中的实验照片Fig.6.Experimental pictures ofFe3O4nano-microspheres under an magnetic field.为了进一步研究Fe3O4纳米微球的磁性能,本文采用VSM测试了样品的磁化曲线.通过VSM测试,得到样品的磁滞回线及其各参数.如图7(a)所示,可以看出12 h反应时间下所制备的Fe3O4的磁化曲线是两条重合的回线,呈对称的“S”型.分析其曲线,曲线经过坐标原点,矫顽力为0,无剩磁现象,满足超顺磁行为的两个最重要的特征,说明合成的空心Fe3O4纳米微球在室温下表现为典型的超顺磁特性,故可以在外磁场中进行良好的操控,以便于在生物体内灵活地靶向输运.此外,从图7(a)中也可以看出,水热法12 h制备的疏松多孔空心Fe3O4纳米微球的饱和磁化强度大约为73.3 emu/g(1 emu/g=1 A·m2/kg),与图7(b)8 h制备的紧密Fe3O4实心微球的饱和磁化强度66.0 emu/g对比要高,原因可能有以下两点:1)由于反应时间的延长,组成微球的单个初级晶粒晶化程度就越高;2)反应时间为12 h制备的疏松多孔空心Fe3O4纳米微球的初级晶粒的尺寸约为18.5 nm,大于反应时间为8 h制备的紧密实心微球的初级晶粒尺寸16.8 nm,而晶粒尺寸较大,会大大减小晶粒自由表面的磁矩混乱程度,从而减小由表面磁矩带来的磁矩损失.另外,与文献[21]中制备的超顺磁性Fe3O4纳米颗粒比较,其平均粒径为15—20 nm,饱和磁化强度为21.4 emu/g.本文中的空心Fe3O4纳米微球初级晶粒粒径约为18.5 nm,与文献报道的粒径相仿,但饱和磁化强度明显要高,主要是因为这种特殊的二次自组装结构.与单个分散颗粒相比,这种通过自组装行为构成的尺寸更大的二次结构纳米微球,在相同的溶液体积中,磁性原子数增加,初级晶粒连接处的原子磁矩也会由于这种特殊的结构而发生偏转和增大,导致在外磁场中表现为更高的饱和磁化强度.这种高饱和磁化强度的Fe3O4纳米微球在磁场中具有优良的磁响应特性,且在外加交变磁场中具有更强的产热能力,在生物肿瘤热疗中也具有潜在的应用前景.图7 Fe3O4纳米微球的磁化曲线 (a)12 h;(b)8 hFig.7.Magnetization curve of Fe3O4nano-microspheres:(a)12 h;(b)8 h.4 结论通过水热控制合成法,在FeCl3·6H2O,柠檬酸三钠,Urea,PAM中,温度为200°C,反应时间为12 h时制备得到具有超顺磁性的空心Fe3O4纳米微球,通过对其物性进行表征,证明实验制备的纳米微球是具有尖晶石结构的Fe3O4,其尺寸形貌均匀、分散性良好,微球之间不发生团聚现象,且该微球具有特殊的分等级结构,即每个微球直径约为160 nm,由尺寸为18 nm左右的初级晶粒自组装聚集而成;纳米微球在形成过程中,通过OR熟化机制,最终形成特殊的疏松多孔的空心结构;该实验合成的空心Fe3O4纳米微球有良好的磁响应特性,由VSM给出的磁化曲线可以看出,该微球具有典型的超顺磁特性,饱和磁化强度约为73.3 emu/g,且该微球表现出的高饱和磁化强度与其初级晶粒粒径较大、晶化程度高以及整个微球特殊的分等级二次结构有关.水热控制合成法为制备超顺磁性空心Fe3O4纳米微球提供了一种简单易实施的方法,且该空心微球在生物载药、靶向输运和肿瘤热疗中具有重要的应用价值.参考文献【相关文献】[1]Zhu M Y,Liu C,Bo W Q,Hu J W,Hu Y H,Jin H M,Wang S W,Li Y 2012 Acta Phys.Sin.61 078106(in Chinese)[朱明原,刘聪,薄伟强,舒佳武,胡业昊,金红明,王世伟,李瑛2012物理学报61 078106][2]Zheng X C,Li X Y,He L H,et al.2017 Chin.Phys.B 26 037502[3]Gholizadeh A,Jafari E 2017 J.Magn.Magn.Mater.422 328[4]Liu R,Yang S C,Wang F,et al.2012 ACS Appl.Mater.Inter.4 1537[5]Lu X G,Liu Q R,Huo G,et al 2012 Colloid Surf.A:Physicochem.Eng.Asp.407 23[6]Li X Y,Si Z J,Lei Y Q,et al.2011 m.13 642[7]Hao H Q,Ma Q M,He F,et al.2014 J.Mater.Chem.B 2 7978[8]Ling Y,Tang X Z,Wang F J,et al.2017 RSC Adv.7 2913[9]Gu L,He X M,Wu Z Y 2014 Mater.Res.Bull.59 65[10]Casula M F,Floris P,Innocenti C,et al.2010 Chem.Mater.22 1739[11]Shen L Z,Qiao Y S,Guo Y,et al.2013 Optoelecyron.Adv.Mat.7 525[12]Song L N,Zang F C,Song M J,et al.2015 J.Nanosci.Nanotechno.15 4111[13]Claire C,Philippe R,Jean M I,et al.2006 Adv.Drug.Deliver.Rer.58 1478[14]Alexion C,Amold W,Hulin P,et al.2001 J.Magn.Magn.Mater.225 187[15]Liu R T,Liu J,Tong J Q,et al.2012 Prog.Nat.Sci.22 31[16]Li Q 2010 Beijing Biomed.Eng.29 308(in Chinese)[李强2010北京生物医学工程29 308][17]Barakat N S 2009 Nanomedicine-UK 4 799[18]Frey N A,Peng S,Cheng K,et al.2009 Chem.Soc.Rev.38 2532[19]Qin R H,Jiang W,Liu H Y,et al.2007 J.Funct.Mater.6 902(in Chinese)[秦润华,姜炜,刘宏英,等2007功能材料6 902][20]Bo W,Song L,Li S H,et al.2007 J.Chongqing Med.Univ.32 922(in Chinese)[柏玮,宋琳,李少林,等 2007重庆医科大学学报32 922][21]Zhang Y K,Luo C,Zhu C M 2011 J.Third Mil.Med.Univ.33 1224(in Chinese)[张玉坤,罗聪,朱朝敏 2011第三军医大学学报33 1224]。
《Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备研究》篇一摘要：本文主要研究Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备过程。
通过对材料合成条件的探索和优化，实现了高质量的磁性纳米颗粒的制备。
本文详细介绍了制备方法、表征手段以及所制备的磁性纳米颗粒的性质和应用。
一、引言随着纳米科技的不断发展，磁性纳米颗粒因其独特的物理化学性质，在生物医学、环境科学、材料科学等领域具有广泛的应用前景。
Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒作为一种重要的磁性纳米材料，其制备方法和性质研究具有重要意义。
二、Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备方法1. 材料与试剂（1）主要材料：四氧化三铁（Fe3O4）纳米颗粒；（2）试剂：正硅酸乙酯（TEOS）、氨水、乙醇等。
2. 制备过程（1）首先，通过共沉淀法或热分解法制备出四氧化三铁（Fe3O4）纳米颗粒；（2）然后，在Fe3O4纳米颗粒表面包裹一层二氧化硅（SiO2），通过控制TEOS与氨水的反应，形成核壳结构的Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒；（3）最后，通过离心、洗涤、干燥等步骤得到纯净的Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒。
三、制备过程中的影响因素及优化措施1. 影响因素：反应温度、反应时间、反应物的浓度和比例等都会影响Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备过程和性质。
2. 优化措施：通过控制反应条件，如调节反应温度、时间以及反应物的浓度和比例，可得到具有不同尺寸和表面性质的Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒。
此外，还可以通过添加表面活性剂、调节pH值等方法进一步优化制备过程。
四、表征与性质分析1. 表征手段：通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、动态光散射（DLS）等手段对Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒进行表征。
2. 性质分析：结果表明，所制备的Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒具有良好的磁性能和稳定性，尺寸分布均匀，表面光滑。
此外，其还具有良好的生物相容性和低毒性，为生物医学应用提供了良好的基础。
Fe3O4纳米颗粒的溶剂热法制备及电磁特性研究
安静;何峻;赵栋梁;贺淑丽
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2013(044)014
【摘要】采用溶剂热方法分别在聚乙二醇、三乙二醇溶液中热分解乙酰丙酮铁,得到分散性能良好、尺寸均匀、形貌一致的Fe3O4纳米颗粒,颗粒尺寸为7～8nm.通过X射线衍射及透射电镜研究发现,两种溶液中制备样品均为面心立方结构,且在三乙二醇溶液中制备颗粒分散性更好.分别对两种样品进行磁测量,发现室温时均表现出超顺磁性,398kA/m时的磁化强度分别为50、40A.m2/kg.微波吸收测试显示,颗粒的分散性有利于改善样品的反射损耗.
【总页数】5页(P2047-2050,2055)
【作者】安静;何峻;赵栋梁;贺淑丽
【作者单位】钢铁研究总院功能所,北京100081;钢铁研究总院功能所,北京100081;钢铁研究总院功能所,北京100081;首都师范大学物理系,北京100048【正文语种】中文
【中图分类】TB34;TM277
【相关文献】
1.核壳型Fe3O4/C纳米颗粒的溶剂热法制备及其微波吸收性能 [J], 贲孝东;齐先锋;刘成茂;陈培;张元广
2.基于正交法的磁性Fe3O4纳米颗粒制备工艺选择 [J], 崔红超;李德才
3.单分散磁性Fe3O4纳米颗粒溶剂热合成及性能 [J], 付佳;许启明;张文彦;李宁
4.Cu2 ZnSnS 4纳米颗粒的溶剂热法合成及其薄膜制备研究 [J], 姜欣;许炜;陈建敏
5.溶剂热法制备Fe3O4空心磁性纳米颗粒 [J], 李家玉;林祥华
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柠檬酸钠改性的Fe3O4磁性纳米粒子的快速制备邢艳;呼国茂;王燕;马向荣【摘要】Fe3O4 magnetic nanoparticles were successfully synthesized by a simple reflux method using FeSO4·7 H2O as single iron source, concentrated ammonia and sodium citrate acted as precipitator and mild stabilizer, respectively.Effects of reaction time, reaction temperature and way of adding ammonia were investigated.The synthesized magnetic Fe3O (4 a) noparticles were characterized by dynamic light scattering (DLS), infrared spectrometer (FT-IR) and transmission electron microscope (TEM).The results showed that magnetic Fe3O (4 a) noparticles had good dispersibility and magnetic responsiveness in water when sodium citrate was used as surface modifier and concentrated ammonia water was added drop by drop, meanwhile, reaction temperature was set as (70-80) ℃ and reaction time was set as 6 min.Zeta potential and FT-IR results showed that sodium citrate was well adsorbed onto surface of Fe3O4 magnetic nanoparticles (Fe3O4@SC) and zeta potential was-31.3 mV.TEM results showed that size of Fe3O4@SC magnetic nanoparticles which were spherical shape was 10 nm.%以FeSO4·7H2O为单一铁源, 浓氨水为沉淀剂, 柠檬酸钠为表面改性剂利用简单回流法快速合成Fe3O4磁性纳米粒子.考察反应时间, 反应温度及浓氨水加入方式对合成Fe3O4磁性纳米粒子的影响, 并利用动态光散射仪、傅立叶红外射线光谱仪及透射扫描电镜等对合成的Fe3O4磁性纳米粒子进行表征.结果表明, 以柠檬酸钠为表面改性剂, 逐滴加入浓氨水, 反应温度为 (70～80) ℃和反应时间为6 min时, 获得的Fe3O4磁性纳米粒子在水中具有良好的分散性及磁响应性.Zeta电位和红外光谱同时表明, 柠檬酸钠成功地吸附于Fe3O4磁性纳米粒子的表面 (Fe3O4@SC), 且Zeta电位值为-31.3 mV;透射扫描电镜显示获得的Fe3O4@SC磁性纳米粒子呈球状结构, 粒径约为10 nm.【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2018(026)012【总页数】5页(P50-54)【关键词】催化剂工程;表面改性;柠檬酸钠;Fe3O4磁性纳米粒子【作者】邢艳;呼国茂;王燕;马向荣【作者单位】榆林学院化学与化工学院,陕西榆林 719000;中国神华鄂尔多斯煤制油,内蒙古鄂尔多斯 017209;榆林学院化学与化工学院,陕西榆林 719000;榆林学院化学与化工学院,陕西榆林 719000【正文语种】中文【中图分类】TQ426.6;O643.36由于水溶性Fe3O4磁性纳米粒子具有良好的磁响应性及生物相容性[1-4]等独特功能，因而在生物及化学催化等领域具有广泛应用，同时水溶性Fe3O4磁性纳米粒子也是近年来复合纳米材料制备过程中使用频率较高的一种纳米粒子。
fe_3o_4纳米粒子的合成与表征Fe3O4纳米粒子是一种具有良好磁性性能的纳米材料，其制备方法和表征研究在纳米材料领域具有重要意义。
下面将从合成方法和表征方法两个方面来介绍Fe3O4纳米粒子的制备和表征。
一、合成方法1．化学共沉淀法化学共沉淀法是制备Fe3O4纳米粒子的常用方法之一。
该方法的原理是将Fe2+和Fe3+离子的混合溶液加入碱性溶液中，在控制好反应条件的情况下进行共沉淀。
该方法具有简便、快速、低成本等优点。
具体的制备过程可以分为以下几个步骤：（1）准备溶液：按照一定的比例将Fe2+和Fe3+溶解在去离子水中制备混合溶液；（2）沉淀：缓慢加入碱性溶液（如氨水）到混合溶液中，混合溶液中的Fe2+和Fe3+会与碱性溶液中的OH-结合，形成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀；（3）还原：通过加热或添加还原剂（如NaBH4）等方法来将Fe(OH)2和Fe(OH)3还原成Fe3O4纳米粒子；（4）洗涤：用去离子水将沉淀洗涤干净，避免杂质的存在。
2．热分解法热分解法是制备Fe3O4纳米粒子的另一种方法，其原理是通过对一定实验条件下的化学反应进行控制，来控制物质的热分解过程，从而制备出具有一定形貌和分布的纳米颗粒。
该方法具有高得率、纳米颗粒形貌可控等优点。
具体的制备过程可以分为以下几个步骤：（1）准备前驱体：使用一定的有机溶剂将Fe3+离子的前驱体溶解；（2）加热反应：在高温条件下，通过控制反应时间和反应条件等参数，使前驱体分解为Fe3O4纳米粒子；（3）洗涤：用去离子水将制备的Fe3O4纳米粒子进行洗涤干净，避免杂质的存在。
二、表征方法1．X射线粉末衍射仪（XRD）X射线粉末衍射仪是一种常用的物质结构表征方法。
对于Fe3O4纳米粒子来说，XRD可以在非破坏性的情况下，通过测量其晶体间距和衍射峰的位置，来确定其晶体结构和晶格参数。
该方法具有精度高、准确性好等优点。
2．透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜是一种可以直接观察材料纳米结构的方法，对于Fe3O4纳米粒子来说，通过TEM可以观察到其粒径和形态等特征。
可控粒径纳米 Fe3O4的制备及其磁性研究陈汝芬;张云;赵建荣;魏雨【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2010(026)007【摘要】本文用空气氧化法,在可见光作用下,添加配合剂(EDTA、柠檬酸、酒石酸、谷氨酸)在室温进行了不同粒径纳米Fe3O4的制备及其磁性能研究.结果表明:在可见光作用下,随EDTA、柠檬酸、酒石酸、谷氨酸等配合剂的添加,得到纳米Fe3O4的粒径有所减小、分散性有所提高;配合剂及可见光共存时,体系反应速率得到提高,高的反应速率使纳米Fe3O4晶粒减小;控制适当的光照度和添加剂的量,室温可得到11.8～29.6 nm 的Fe3O4颗粒.不同粒径纳米Fe3O4分别呈现出超顺磁性、铁磁性特征.【总页数】6页(P1207-1212)【作者】陈汝芬;张云;赵建荣;魏雨【作者单位】河北师范大学化学与材料科学学院,石家庄,050016;河北师范大学化学与材料科学学院,石家庄,050016;河北师范大学化学与材料科学学院,石家庄,050016;河北师范大学化学与材料科学学院,石家庄,050016【正文语种】中文【中图分类】O614.81+1【相关文献】1.磁性Fe3O4纳米颗粒的可控制备及生长研究 [J], 白雪莲;都基焱;吴斌;于旭东;房凌晖;于伟2.可控粒径 PAA/Fe3O4磁性颗粒的制备 [J], 曹孟菁;朱维耀;蔡强;彭策;颜昊;李凤云;李娃;张维俊3.共沉淀制备不同粒径Fe3O4纳米颗粒及磁性能的研究 [J], 邵晓萍;代波;马拥军4.磁性可控MWNTs/SDS/Fe3O4纳米复合材料的制备及其对亚甲基蓝染料的吸附研究 [J], 宋小杰;杨帆;徐玲;王献彪5.Fe3O4磁性纳米材料的制备、粒径调控及表征 [J], 王宝玲;胡忠苇;田晴晴;陈余盛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
《Fe3O4磁性纳米材料的制备及水处理应用进展》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，Fe3O4磁性纳米材料因其独特的磁学、光学和电学性质，在众多领域中展现出巨大的应用潜力。
其中，Fe3O4磁性纳米材料在水处理领域的应用尤为引人关注。
本文将详细介绍Fe3O4磁性纳米材料的制备方法及其在水处理中的应用进展。
二、Fe3O4磁性纳米材料的制备Fe3O4磁性纳米材料的制备方法多种多样，主要包括物理法、化学法以及生物法等。
其中，化学法因其操作简便、成本低廉、产率高等优点，成为目前研究最为广泛的制备方法。
1. 化学共沉淀法化学共沉淀法是制备Fe3O4磁性纳米材料最常用的方法之一。
该方法通过将含有Fe2+和Fe3+的盐溶液混合，调节pH值，使Fe2+和Fe3+同时沉淀为Fe3O4。
通过控制反应条件，可以得到粒径大小、形态和磁性能不同的Fe3O4磁性纳米材料。
2. 微乳液法微乳液法是一种制备粒径小、分散性好的Fe3O4磁性纳米材料的方法。
该方法通过将含有Fe2+和Fe3+的溶液与表面活性剂和助表面活性剂混合，形成微乳液体系，然后通过调节反应条件使Fe2+和Fe3+在微乳液中沉淀为Fe3O4。
三、水处理应用进展Fe3O4磁性纳米材料因其良好的磁性能和较大的比表面积，被广泛应用于水处理领域。
其在水处理中的应用主要包括去除重金属离子、有机污染物以及用于废水处理等。
1. 去除重金属离子Fe3O4磁性纳米材料可以吸附水中的重金属离子，如Cu2+、Pb2+、Cd2+等。
通过磁性分离技术，可以将吸附了重金属离子的Fe3O4磁性纳米材料从水中快速分离出来，实现水体的净化。
此外，Fe3O4磁性纳米材料还可以与重金属离子发生化学反应，生成稳定的化合物，进一步降低水中的重金属离子浓度。
2. 去除有机污染物Fe3O4磁性纳米材料还可以吸附水中的有机污染物，如染料、油类等。
通过吸附作用和磁性分离技术，可以有效去除水中的有机污染物。
此外，Fe3O4磁性纳米材料还可以与过氧化氢等氧化剂发生协同作用，将有机污染物降解为低毒或无毒的化合物。
Preparation of Fe3O4 Hollow Magnetic
Nanoparticles by Solvothermal Method 作者： 李家玉[1];林祥华[2]
作者机构： [1]广东顺德工业设计研究院;[2]广东顺德创新设计研究院,广东顺德528300出版物刊名： 许昌学院学报
页码： 42-45页
年卷期： 2018年 第8期
主题词： 溶剂热法;Fe3O4;空心;磁性纳米颗粒
摘要：利用一步溶剂热法,引入碳酸氢钠或醋酸铵,形成Fe3O4空心磁性纳米颗粒.通过透射电镜测试观察磁性纳米颗粒的化学结构、表面形态和粒径分布.研究结果显示,加入碳酸氢钠得到200nm空心缝隙磁性纳米颗粒,而加入醋酸铵则得到525nm空心圆环磁性纳米颗粒.此方法制备过程更加绿色环保且过程简单,制备的磁性纳米颗粒具有独特的空心形貌且粒径均匀,在核酸提取、细胞分选和药物靶向等方面有着广泛的应用前景.。
《Fe3O4磁性纳米材料的制备及水处理应用进展》篇一一、引言随着科技的发展和人类对环境与健康的关注，环境问题已经成为当今世界关注的焦点。
在众多的环境问题中，水污染问题尤为突出。
而Fe3O4磁性纳米材料作为一种新型的环保材料，在环境治理方面有着广泛的应用前景。
本文将就Fe3O4磁性纳米材料的制备方法、性质及其在水处理领域的应用进展进行详细的阐述。
二、Fe3O4磁性纳米材料的制备Fe3O4磁性纳米材料的制备方法有多种，包括化学共沉淀法、热分解法、溶胶-凝胶法等。
其中，化学共沉淀法因其简单易行、成本低廉、适用于大规模生产等特点而被广泛应用。
1. 化学共沉淀法化学共沉淀法是制备Fe3O4磁性纳米材料最常用的方法之一。
该方法主要利用铁盐与碱性物质（如氢氧化钠）进行反应，生成Fe(OH)2和Fe(OH)3，然后通过加热、氧化等过程，最终得到Fe3O4磁性纳米材料。
2. 其他制备方法除了化学共沉淀法外，热分解法、溶胶-凝胶法等也是制备Fe3O4磁性纳米材料的方法。
这些方法各有优缺点，如热分解法可以得到粒径较小的纳米材料，但成本较高；溶胶-凝胶法则可以得到粒径较大但形状规则的纳米材料。
三、Fe3O4磁性纳米材料的性质Fe3O4磁性纳米材料具有超顺磁性、生物相容性、高比表面积等特性。
这些特性使得Fe3O4磁性纳米材料在环境治理领域具有广泛的应用前景。
1. 超顺磁性Fe3O4磁性纳米材料具有超顺磁性，即在一定的温度下，其磁化强度随温度的升高而迅速降低，当温度达到一定值时，其磁化强度几乎为零。
这种特性使得Fe3O4磁性纳米材料在磁场作用下可以快速地聚集和分离，便于后续的处理和回收。
2. 生物相容性Fe3O4磁性纳米材料具有良好的生物相容性，可以与生物体内的细胞和组织进行良好的相互作用。
这使得Fe3O4磁性纳米材料在生物医学领域有着广泛的应用，如药物输送、细胞分离等。
3. 高比表面积Fe3O4磁性纳米材料具有较高的比表面积，这使得其具有较高的反应活性。
采用水热法制备磁性Fe3O4纳米棒胡正水;江晨菊【摘要】Fe3O4 nanorods were prepared by hydrothermal route with FeCl3 ·6H2O, AMP-95, and hydrazine hydrate as main reactants. The products were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD). and magnetization measurements (VSM). The formation mechanism of Fe3O4 nanorods was discussed in detail. The results indicate the as-prepared Fe3O4 nanorods have higher saturation magnetization.%以FeCl3·6H2O、2-氨基-2-甲基-1丙醇、水合肼为主要反应物,水热法制备Fe3O4纳米棒.通过扫描电子显微镜( SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和振动磁强计(VSM)等表征手段进行表征,并对Fe3O4纳米棒的形成机理进行探讨.结果表明,制得的Fe3O4纳米棒,具有较高的饱和磁化强度.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(033)002【总页数】6页(P149-154)【关键词】纳米棒;水热法;Fe3O4;饱和磁化强度【作者】胡正水;江晨菊【作者单位】青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TQ586;O782Fe3O4是一种性能良好的亚铁磁性材料，由于具有生物相容性使其可应用于基因分离、药物定向传输等生物医药领域，它还具有独特的电学和磁学性能，在磁性器件、微波材料、磁性墨水等方面有广泛的应用。
Fe3O4磁性纳米材料的制备及水处理应用进展近年来，水资源的严重污染和短缺问题已经成为全球面临的严峻挑战之一。
为了解决这一问题，人们积极探索新的水处理技术。
Fe3O4磁性纳米材料因其独特的物理化学性质在水处理领域引起了广泛关注。
本文将从Fe3O4磁性纳米材料的制备方法和水处理应用两个方面展开，总结并评述其研究进展。
第一部分，介绍Fe3O4磁性纳米材料的制备方法。
常见的制备方法包括化学共沉淀法、热分解法、溶胶凝胶法和水热法等。
化学共沉淀法是最常用的制备方法之一，通过在碱性环境下将Fe2+、Fe3+离子沉淀形成Fe3O4纳米颗粒。
热分解法则是通过在高温环境下使金属有机化合物分解合成Fe3O4磁性纳米颗粒。
溶胶凝胶法是将金属盐和适量柠檬酸与其它添加物混合，形成胶状溶液，然后通过加热、干燥和煅烧等步骤制备出Fe3O4磁性纳米材料。
水热法则是将金属盐和氢氧化物在高温高压水中进行反应，得到Fe3O4纳米晶体。
第二部分，讨论Fe3O4磁性纳米材料在水处理中的应用进展。
首先，Fe3O4磁性纳米材料在废水处理中显示出较高的吸附能力。
其独特的表面结构以及较大的比表面积使其能够有效地吸附水中的污染物，如重金属离子、有机物和药物残留等。
其次，Fe3O4磁性纳米材料还可以作为催化剂在水处理中发挥重要作用。
通过调控Fe3O4纳米颗粒的形貌和表面结构，可以提高其催化活性，从而实现高效分解有机污染物。
此外，Fe3O4磁性纳米材料还可用于水中磁性杂质的去除，例如磁性矿物的去除以及水中微生物的捕集等。
总结来说，Fe3O4磁性纳米材料作为一种有潜力的水处理材料具有广泛的应用前景。
然而，目前仍存在着一些问题，例如Fe3O4磁性纳米材料的稳定性和再生性等。
因此，今后的研究应该集中在优化材料制备方法、提高材料性能以及进一步开发其在实际水处理工程中的应用等方面。
相信随着科学技术的不断进步，Fe3O4磁性纳米材料将在水污染治理中发挥更重要的作用，为我们创造一个清洁健康的水环境综上所述，Fe3O4磁性纳米材料在水处理领域展示出了巨大的潜力和广阔的应用前景。
水热法制备磁性Fe 3O 4针状纳米颗粒及亚微空心球吕庆荣,方庆清,刘艳美,李 雁,王伟娜,尹 萍(安徽大学物理与材料科学学院,教育部光电信息获取与控制重点实验室,安徽省信息材料与器件重点实验室,安徽合肥 230039)摘 要:采用一步水热法制备出针叶状的F e 3O 4纳米颗粒,并最终组装成亚微尺寸Fe 3O 4空心球.用XRD 、F IIR 谱表征了样品的相结构.用TE M 照片表征样品的形貌,可看出随着反应时间的延长,反应产物由针叶状的纳米颗粒最后组装成空心球.用VS M 测量了样品的室温磁性,发现Fe 3O 4空心球表现出铁磁性.关键词:Fe 3O 4;空心球;TE M 照片;磁性中图分类号:TQ 138.1 文献标识码:A 文章编号:1000-2162(2009)01-0066-04近年来,各种具有特殊结构和特殊形貌的纳米材料引起了广泛的关注,其中之一是空心微球型纳米结构材料.空心微球是由核/壳复合结构材料演变而来,可以通过调节异质核/壳复合粒子的结构尺寸及成分达到对其性质的可控调节,从而实现对其光学、热学、电学、磁学以及催化性质的大范围裁剪[1-2].由于这类结构的材料具有低密度、高比表面的特性,而且其空心部分可容纳大量的客体分子或大尺寸的客体,可以产生一些奇特的基于微观 包裹 效应的性质,使得空心微球材料在医药生化和化工等许多技术领域都有重要的作用[1,3],制备空心微球,一般都需要球型模板,最常用的模板是胶体粒子,如PS 和S i O 2的胶体颗粒等.随着合成技术的发展和完善,越来越多的物质可用作模板,如表面活性剂囊泡[4]、聚合物胶束[5]、微乳液滴[6]及无机化合物粒子[7]等.与此同时,喷雾反应技术、超声技术及自组装技术等也被引入到空心球的制备方法中,合成出了包括金属、半导体、碳化物、氧化物和高分子聚合物等多种材料的空心微球.四氧化三铁(Fe 3O 4)纳米粒子在作为微波吸收材料、磁记录材料、磁流体的基本材料、特殊催化剂原料、功能材料和磁性颜料等方面显示出许多特殊[8-9]的功能.目前,制备纳米Fe 3O 4的方法有很多,如水热反应法、中和沉淀法、化学共沉淀法、沉淀氧化法、r -ray 辐照法、微波辐射法[10-13]等.其中水热法是一种重要的制备方法,该方法工艺简单,设备便宜,易于批量生产,可直接得到结晶良好的粉体,易得到合适的化学计量比和晶粒形态.该实验用氯化铁和尿素为原料,用水热法制备出针叶状的Fe 3O 4纳米颗粒,并最终组装成亚微尺寸Fe 3O 4空心球.详细地讨论了反应时间对反应产物形貌的影响,初步分析了空心球成型机理,并进行了相结构和磁性分析.1 实验方法所用试剂FeC l 3 6H 2O 、尿素、乙二醇、P VP 均为分析纯.制备工艺如下:将FeC l 3 6H 2O 2mm o l 和尿素6mm o l 溶解于25mL 乙二醇中,再加入少量的P VP ,将溶液倒入四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中,密封,加热到220 ,保温不同的时间(6h 、9h 、12h)后自然冷却到室温,滤出黑色产物,用无水乙醇和去离子水清洗,最后置于干燥箱中50 保持20h .采用MXP18AH F 转靶X 射线衍射仪(XRD ,日本M ac Science 公司)分析样品晶体结构;采用N ico let200SXV 傅里叶红外光谱仪(FTI R ,美国N icolet 公司)测定样品的FT-I R 谱;利用J EOL-100CX 型透射电子显微镜(TE M,日本日立公司)观察样品的形貌;采用B HV-55型振动样品磁强计(VS M,日收稿日期:2008-05-24作者简介:吕庆荣(1972 ),女,河南信阳人,安徽大学副教授,在读博士研究生.2009年1月第33卷第1期安徽大学学报(自然科学版)Journa l of A nhu iU n i versity N a t ural Science Ed iti on Janua ry 2009V o.l 33N o .1本理研公司)测定样品的室温磁性.2 结果与讨论2.1 样品相结构分析图1所示为不同反应条件下的Fe 3O 4粉末的XRD 图谱,结果表明,在不同反应时间下均得到了结晶性能良好的反尖晶石结构的磁铁矿Fe 3O 4(JSPDS85-1436,a =8.393 ),与之相对应的晶面已分别标在图中,图中没有观测到其他杂相.为了进一步确认Fe 3O 4相的形成,对220 、保温12h 反应所得Fe 3O 4亚微空心球样品进行了红外分析.红外吸收光谱如图2所示.从图2中可以看出,在560c m-1处出现了一个吸收峰,与Fe 3O 4的标准图谱进行对照,可知该峰为Fe 3O 4的特征吸收峰.2.2 样品形貌分析图2所示为不同反应时间下反应产物的TE M 照片,由图中样品的形貌可看出:当反应温度为220 ,反应时间从6h 延长到9h,产物形貌从长100~300nm 、宽20~50n m 的针叶状的纳米颗粒,转变为疏松球(直径为100~200nm ).可看出疏松球是由针状纳米颗粒组装成的,但没有看到空心球形成.若延长反应时间至12h ,则TE M 图中看到许多分散很好、大小均匀的亚微米尺寸的空心球(直径为400n m )形成,说明疏松的球最终形成了稳定的亚微空心球.众所周知,模板合成法是制备空心球的一种简单通用的方法,但实验中在溶液中并没有附加任何模板,空心球是如何形成的呢?早期的报道表明:反应过程中生成的N 2和CO 2气泡可以作为形成ZnSe 和BaCO 3空心球的模板[14-15].文献[16]也证明球形C a CO 3形貌也可由暂时稳定的纳米颗粒聚集在空气/溶液界面形成.相似地,我们也认为反应中生成的CO 2气泡能作为形成Fe 3O 4球的聚集中心,初生成的Fe 3O 4纳米晶体由界面能最小驱动,可以聚集在气-液(C O 2和水)界面,导致形成空心的Fe 3O 4球.图3 不同反应条件下样品TE M 照片67第1期吕庆荣,等:水热法制备磁性F e 3O 4针状纳米颗粒及亚微空心球2.3 样品的磁性分析图4 F e 3O 4针状纳米颗粒(a)及亚微空心球(b)的室温磁滞回线图4所示分别为220 ,保温6h 及12h 反应所得Fe 3O 4针状纳米颗粒(a)及空心球(b)样品的室温磁滞回线.由此得知,实验中不同保温时间合成的Fe 3O 4粉体在室温下均呈现铁磁性,饱和磁化强度(M s )分别为50e m ug -1、72e mu g -1,矫顽力(H c)分别为149Oe 、105Oe .两种粉末样品的饱和磁化强度均比Fe 3O 4材料的饱和磁化强度(90e m u g -1)明显减小[17].由以上TE M 照片分析可看出空心球本身是由许多小颗粒通过化学键、范德华力和磁性等作用力堆积而成的聚集体,每个小颗粒尺寸大于纳米颗粒超顺磁状态临界粒径16nm,所以,两种样品都没有表现出超顺磁性,而表现为铁磁性状态,但由于纳米粒子的量子尺寸效应,造成样品的饱和磁化强度较小.比较图4中两条曲线,发现保温时间12h 的具有空心结构Fe 3O 4样品(b)比保温时间6h 针状纳米颗粒Fe 3O 4样品(a)的饱和磁化强度更高,相应的矫顽力更低.饱和磁化强度增强可能与随着保温时间延长样品的结晶程度变好(图1)有关,矫顽力降低可能决定于球形样品的形状各向异性低于针状样品.3 结 语用乙二醇为溶剂,用三氯化铁和尿素为起始反应试剂,用一步水热法制备出了磁性Fe 3O 4亚微空心球.由TE M 照片分析可看出Fe 3O 4亚微空心球是由针叶状的纳米颗粒组装而成,初步分析了空心球的形成机理.室温磁性测量表明Fe 3O 4亚微空心球材料具有铁磁性.参考文献:[1] Caruso F.H o llo w capsule processi ng through co llo i dal te m plati ng and se l-f asse mb l y [J].Chem Eur ,2000,6(3):413-419.[2] Caruso F .N anoeng i neer i ng o f pa rti c l e s u rfaces[J].A dv M ater ,2001,13(1):11-22.[3] SchartlW.Crossli nked spherical nanoparticles w it h core -shell topo logy[J].A dv M a ter ,2000,12(24):1899-1908.[4] Sch m i dtH T,O sta fin A E .L iposom e d irected g row th o f ca lc i u m phospha te nanoshells[J].A dv M ater ,2002,14(7):532-535.[5] L iu T,X i e Y,Chu B .U se of b l o ck copo ly m er m i ce lles on for m a tion of ho ll ow M oO 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U Yan -m e,i LI Yan ,WANG W e-i na ,Y I N Ping(Anhu iK ey L aborato ry o f In f o r m ati on M ater i a ls and D ev ices ,Educati on M i nistry K ey Labo ra toryo f O pto -E lectron i c Infor m a tion A cqu i s ition and M anipulation ,Schoo l o f P hys i csand M ate rial Science ,A nhuiU n i ve rs i ty ,H e fei 230039,China)Abst ract :M agnetic Fe 3O 4hollo w spheres were prepared by a si m ple hydr o t h er m al route ,and characterized by I R ,XRD ,TE M and VS M (v i b rati n g sa m ple m agneto m eter).XRD and FT I R results revealed t h at the state ofm atter and crystal structure o f t h e as-prepared Fe 3O 4particles .TE M sho w ed that ac icular nanopartic les cou l d gr ow and further transfer to ho ll o w spheres w ith the prolonging of the reacti o n ti m e .M agnetization curves i n d icated that the as-prepared Fe 3O 4hollo w spheres exhi b ited a ferro m agnetic behavior .K ey w ords :Fe 3O 4;ho ll o w spheres ;TE M i m ages ;m agnetis m责任编校:李镜平,于 敏(上接第65页)[3] 蒋垒,王昌林.基于FPGA 的F IR 数字滤波器算法实现[J].船舶电子工程,2006(1):151-155.[4] Uw e M eye r-Baese .D i g ita l si gna l processi ng w ith fi e l d progra mm able gate arrays[M ].2nd ed .北京:清华大学出版社,2006:31-55.[5] 潘松,黄继业.SOPC 技术实用教程[M ].北京:清华大学出版社,2005:102-113.D esi gn and imple m entati on of 16order FI R filter based on FPGAZ HANG H a-i j u n(Schoo l o f P hysics and M ete rial Science ,A nhui U nivers it y ,H e fe i 230039,Ch i na)Abst ract :The configuration and keystone o f the FI R filters w ere analyzed i n th i s article ,it advanced a pro ject o f DSP based on FPGA.The article desi g ned a FI R filter by w i n do w s in M atlab and ascertained coeffic ients o f the FI R.A 16-steps invariable coefficients FI R filter w as i m p le m ented w ith the VHDL code ,f u rther m o re ,t h e filter w as si m ulated i n logic by Quart u sII .The resu lts sho w ed that t h e antic i p ati o n o f design could be reached .K ey w ords :FPGA;F I R digita l filter ;M atlab ;VHDL;Quartus II 责任编校:李镜平,于 敏69第1期吕庆荣,等:水热法制备磁性F e 3O 4针状纳米颗粒及亚微空心球。
