四氧化三铁研究小论文
- 格式：docx
- 大小：169.11 KB
- 文档页数：9
下载文档原格式
合集下载
四氧化三铁基复合材料的制备及其吸波性能研究
四氧化三铁基复合材料的制备及其吸波性能研究四氧化三铁基复合材料的制备及其吸波性能研究摘要：随着无线通信和雷达技术的迅猛发展，电磁波对于人类生活的影响也越来越大。
因此，研究高效的电磁波吸收材料对于实现电磁波隐身、减少电磁波辐射对人体的危害具有重要的意义。
本文以四氧化三铁作为主要材料，通过合成、表征和测试等方法，研究了其制备及吸波性能。
1. 引言电磁波吸收材料是一种能将电磁波能量转化为热能或其他形式能量的材料。
通过选择合适的吸波材料，可以实现对特定频率的电磁波的有效吸收，从而达到减少电磁辐射、提高无线通信质量和实现电磁波隐身等目的。
2. 材料与方法2.1 材料的制备本研究中所使用的四氧化三铁是通过溶胶-凝胶法制备的。
首先，将硝酸铁溶液和三乙醇胺混合，在搅拌的同时缓慢滴加硝酸铵溶液。
随着反应的进行，溶液逐渐变为凝胶状。
然后，将凝胶在恒温箱中烘干并煅烧得到四氧化三铁粉末。
2.2 材料的表征通过扫描电子显微镜（SEM）、能量散射光谱（EDS）和X射线衍射（XRD）等技术对制备的四氧化三铁样品进行表征。
SEM 可以观察样品表面形貌和粒径分布，EDS可以分析样品中各元素的含量和分布，XRD可以确定样品的晶体结构。
2.3 吸波性能测试吸波性能主要通过反射损耗（RL）指标来评价。
本研究使用矩形波导法测试了四氧化三铁样品在2-18 GHz频率范围内的吸波性能。
通过改变样品的厚度和质量，计算反射损耗指标，以评估样品的吸波性能。
3. 结果与讨论通过SEM观察，制备得到的四氧化三铁样品呈现出细小的颗粒状，并具有较为均匀的分布。
EDS分析显示，样品中含有铁和氧元素，符合四氧化三铁的组成。
XRD结果表明样品具有典型的四氧化三铁晶体结构，与文献中报道的结果一致。
吸波性能测试结果表明，在2-18 GHz频率范围内，制备得到的四氧化三铁样品表现出较好的吸波性能。
在特定厚度和质量条件下，样品的反射损耗可达到-20 dB以上，具有较低的反射特性。
纳米四氧化三铁制备及其性质研究
纳米四氧化三铁制备及其性质研究摘要：四氧化三铁是一种具有反尖晶石结构的铁氧体，由于其具有独特的物理、化学性质，已经引起众多专家学者的关注。
纳米四氧化三铁具有超顺磁性、小尺寸效应、量子隧道效应等使其能够区别于一般的四氧化三铁。
目前在国内外，磁性纳米四氧化三铁已经在催化剂、造影成像、靶向给药、药物载体、DNA检测等应用领域表现出良好的应用前景。
尤其随着纳米技术与高分子工程的快速发展，磁性纳米四氧化三铁在细胞分离、蛋白质分离、生物传感器、重金属吸附等领域越来越受到研究者的重视。
同时，合成粒径小、分布窄且具有优良磁性、表面性能稳定、具有生物相容性安全的磁性纳米四氧化三铁也是各专家、学者研究的热点之一。
关键词：纳米四氧化三铁；磁性；合成近年来，有关磁性纳米粒子的制备方法与性质备受关注。
然而，由于磁性纳米粒子之间的作用力，如范德华力以及磁力作用，纳米四氧化三铁粒子极易发生团聚，使得比表面积降低，同时减弱了反应活性。
通过添加高分子聚合物或表面活性剂对粒子表面进行改性，可以获得稳定分散的磁性纳米粒子，从而有效克服上述缺点。
1.实验部分1.1 实验原理化学共沉淀法是指在包含两种或两种以上金属阳离子的可溶性溶液中，加入适当沉淀剂，将金属离子均匀沉淀或结晶出来。
具体反应方程式：Fe2+ +2Fe3+ +8OH-==Fe3O4 +4H2O.通常是把FeⅡ和FeⅢ的硫酸盐或氯化物溶液一物质的量比2比3的比例混合后，用过量的氨水或氢氧化钠在一定温度和pH下，高速搅拌进行沉淀反应，然后将沉淀过滤、洗涤、烘干，制得纳米四氧化三铁。
1.2仪器与试剂三颈瓶，pH计，高速离心机，恒温水浴箱，真空干燥箱，紫外可见分光光度计，X射线衍射仪等四水合氯化亚铁，六水合氯化铁，乙醇，十二烷基苯磺酸钠，油酸，氢氧化钠，盐酸等。
1.3实验步骤室温下，将四水合氯化亚铁和六水合氯化铁按物质的量比为1比2的比例混合放入三颈瓶中，加入200mL去离子水，然后加入一定量表面活性剂和油酸。
纳米四氧化三铁的制备及应用的研究报告进展论文综述
目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)前言 (1)制备方法 (2)1 固相法 (2)1.1 球磨法 (2)1.2 热分解法 (2)1.3 直流电弧等离子体法 (3)2 液相法 (3)2.1 沉淀法 (4)2.1.1 共沉淀法 (4)2.1.2 氧化沉淀法 (5)2.1.3 还原沉淀法 (5)2.1.4 超声沉淀法 (6)2.2 微乳液法 (6)2.3 水热法/溶剂热法 (7)2.4 水解法 (8)2.5 溶胶-凝胶法 (8)应用 (9)（一）生物医药 (9)（二）磁性液体 (9)（三）催化剂载体 (10)（四）微波吸附材料 (10)（五）磁记录材料 (10)（六）磁性密封 (10)（七）磁保健 (11)展望 (11)致 (11)参考文献 (12)纳米四氧化三铁的制备及应用的研究进展摘要：纳米Fe3O4粒子因其特殊的理化性质而在多个领域得到广泛的应用。
本文综述了纳米四氧化三铁的制备方法和应用领域，其中的制备方法主要有球磨法、沉淀法、微乳液法、水热法/溶剂热、水解法、氧化法、高温分解法和溶胶-凝胶法等，并讨论了纳米四氧化三铁的主要制备方法的优缺点，最后展望了纳米四氧化三铁的应用前景。
关键词：纳米四氧化三铁；制备方法；应用；进展Progress in Preparation and Application of Nano-iron tetroxideStudent majoring in Applied chemistry Name XXXTutor XXXAbstract: Nano-Fe3O4 particles because of their special physical and chemical properties and is widely used in many fields. In this paper, the preparation methods and applications of nano-iron oxide, one of the main methods for preparing milling, precipitation, microemulsion, hydrothermal method / solvent heat, hydrolysis, oxidation, pyrolysis and sol - gel method and discusses the advantages and disadvantages of the main method for preparing iron oxide nanoparticles, and finally the application prospect of nano-iron oxide. Key words: nano-iron oxide; preparation methods; application; progress前言纳米材料是指颗粒尺寸小于100nm的单晶体或多晶体，纳米微粒具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性[1-2]。
《2024年Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备研究》范文
《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。
2021四氧化三铁纳米颗粒催化活性的研究综述范文3
2021四氧化三铁纳米颗粒催化活性的研究综述范文 四氧化三铁纳米颗粒(IONPs)具有独特的超顺磁特性,被广泛应用在污水处理、分析检测、生物大分子及细胞分离、药物靶向运输及可控释放、肿瘤磁热治疗、磁共振成像等领域[1~5]. 2007年中国科学院生物物理研究所阎锡蕴教授课题组[6]发现IONPs 能够模拟辣根过氧化物酶(HRP)活性, 催化过氧化氢(H2O2)氧化底物(3,3,5,5-四甲基联苯胺(TMB)、二氨基联苯胺(DAB)、邻苯二胺(OPD))产生颜色变化. 其催化活性与HRP 类似, 依赖于H2O2浓度、pH和反应温度, 催化过程符合米氏动力学以及乒乓反应机制, 因此能够替代HRP应用在酶联免疫吸附分析(ELISA). 随后, 针对IONPs催化活性的研究如雨后春笋般涌现, 涵盖了包括环境保护、食品安全、生物医学等多个领域[7~21]. 1特征及优化 表面未经修饰的IONPs催化TMB-H2O2反应具有以下特征:最适反应条件为pH 3.5, 40℃;低浓度H2O2促进酶样活性, 高浓度H2O2抑制酶样活性; 催化过程符合米氏动力学以及乒乓反应机制; IONPs催化活性源于纳米颗粒表面的Fe2+; 颗粒越小, 比表面积越大, 单位质量纳米颗粒催化活性位点越多, 催化活性更高; 表面修饰基团的包被厚度会影响IONPs与底物的相互作用[6].IONPs在较宽pH(1~12)或者温度(4~90℃)的环境中孵育2 h后仍然保持良好的催化活性, 而HRP在pH低于5或者温度高于40℃的环境中孵育2 h后完全丧失了催化活性[6]. 叠氮钠是生物样品防腐抑菌的重要添加剂. 0.02%叠氮钠的存在抑制了HRP 99%催化活性, 而IONPs在该环境下能够保持93%催化活性. 即使叠氮钠浓度增加4倍, IONPs催化活性仍能维持在54%~82%水平[22]. IONPs催化活性对环境的强耐受性有望拓展其在分析领域特别是HRP使用受限环境中的应用. 过氧化物酶催化反应遵循米氏动力学,米氏常数Km值大小表征酶与底物之间亲和力的大小, Km值高则酶对底物的亲和力低. IONPs具有类似HRP的催化功能, 但是其对底物H2O2的Km值却远高于HRP,表明其对H2O2的亲和力较低[6], 催化反应需要较高浓度的H2O2. 提高IONPs对H2O2及其他底物的亲和力, 可以增强IONPs的催化活性, 促进其过氧化物酶样活性的应用. 通过对IONPs纳米颗粒表面进行修饰, 改变表面电荷类型及大小, 有望增强IONPs与底物之间的静电相互作用, 进而增强IONPs的催化活性. 喻发全等人[22]考察了表面电荷以及表面包被厚度等因素对IONPs酶样活性的影响.2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)含有2个磺酸基,而TMB含有2个氨基. 由于静电相互作用, 纳米颗粒表面电荷会影响对这2种底物的亲和力, 进而影响催化效率. 肝素修饰的IONPs表面负电荷最强, 催化TMB效率也最高; 聚乙烯亚胺修饰的IONPs表面正电荷最强, 催化ABTS效率也最高. 刘艳萍和喻发全[23]发现氨基修饰增强了IONPs对ABTS的亲和力,而巯基修饰增强了IONPs对H2O2的亲和力. 在IONPs表面共同修饰氨基与巯基, 将同时增强IONPs对ABTS和H2O2的亲和力, 提高IONPs的催化活性, 有利于分析测定极微量H2O2以及其他能够转换为H2O2的物质. 卟啉能够加速电子在IONPs和底物之间传递而促进底物氧化, 故卟啉功能化能够增强IONPs过氧化物酶样活性[24]. 不同形状的IONPs具有不同的比表面积和裸露晶面,导致表面催化活性铁原子的数量不同, 因而会导致不同的催化活性. Nath等人[25]制备了右旋糖酐修饰的IONPs, 其对底物TMB的亲和力比未经修饰的IONPs强300倍. Liu等人[26]考察了不同形状IONPs的过氧化物酶样活性, 发现催化活性强弱顺序依次为团簇>三角片>八面体.除IONPs外,大量纳米材料也具有过氧化物酶样活性, 将这些材料与IONPs组合制备复合材料, 可能会起到协同增强模拟酶活性的作用[27~31]. 2应用 IONPs过氧化物酶样活性催化机理可能是:H2O2以及底物 (如 TMB, ABTS等 )吸附在 IONPs表面 ;IONPs 表面的 Fe2+/Fe3+催化H2O2分解为羟自由基;IONPs通过部分电子交换作用稳定羟自由基; 羟自由基氧化底物发生颜色变化, 生成荧光产物, 或者化学发光等[12,24,32,33]. 充分利用催化机理及反应条件的可调节性, IONPs在环境保护、食品安全、生物研究、临床诊断治疗等领域具有广泛应用 , 如免疫测定[6,10,27,34~40]、分析物浓度检测[8,11,13~19,21~24,28,29,31,41~50]、清除污染物[7,9,12,30,32,33,51~56]、抑制细菌[57,58]以及肿瘤治疗[57]等. 2.1免疫检测中作为HRP的替代物 HRP能够催化显色反应,表面的赖氨酸残基可以与多种分子进行交联, 因此被广泛应用于免疫化学领域如蛋白质免疫印迹(western blot)、ELISA、免疫组化(IHC)等. 然而HRP的应用存在一定限制, 如长期储存容易失活, HRP-分子交联物的生产和纯化费用较高等. IONPs具有过氧化物酶活性, 且和天然HRP相比具有以下优点: 生产方法简便, 成本低廉,对恶劣环境抵抗力强易于保存, 具有磁性, 容易回收重复使用以及单分子催化活性更高等. 因此, IONPs可以作为HRP的替代物应用在免疫化学领域, 有望降低分析成本, 提高分析系统稳定性.。
《Fe3O4的可控制备及电磁波吸收性能研究》
《Fe3O4的可控制备及电磁波吸收性能研究》一、引言随着现代电子设备的普及和高速发展，电磁波污染问题日益严重，对人类健康和环境造成了潜在的威胁。
因此，研究和开发高效、轻质的电磁波吸收材料显得尤为重要。
四氧化三铁（Fe3O4）作为一种磁性氧化物，因其独特的电磁性能，被广泛用于电磁波吸收材料。
本文旨在研究Fe3O4的可控制备技术及其电磁波吸收性能，以期为电磁波吸收材料的研究和应用提供新的思路和方法。
二、Fe3O4的可控制备1. 制备方法Fe3O4的可控制备方法主要包括化学共沉淀法、溶胶凝胶法、水热法等。
本文采用化学共沉淀法进行Fe3O4的制备。
该方法操作简单，原料易得，且制备的Fe3O4具有较好的分散性和磁性能。
2. 制备过程首先，将铁盐和碱在适当的条件下混合，形成沉淀物。
然后，通过洗涤、干燥、煅烧等步骤，得到Fe3O4粉末。
在制备过程中，可通过调整反应条件，如温度、pH值、反应时间等，实现对Fe3O4的形貌、粒径和磁性能的可控制备。
三、电磁波吸收性能研究1. 实验方法采用矢量网络分析仪对Fe3O4的电磁波吸收性能进行测试。
将Fe3O4粉末与石蜡混合，制备成一定厚度的环形样品，然后测量其在不同频率下的电磁参数（如介电常数、磁导率等）。
通过分析这些参数，评估Fe3O4的电磁波吸收性能。
2. 结果与讨论（1）电磁参数分析：测试结果表明，Fe3O4在较低频率下具有较高的介电常数和磁导率。
随着频率的增加，介电常数和磁导率逐渐降低。
这表明Fe3O4对低频电磁波具有较好的吸收性能。
（2）电磁波吸收性能：通过分析不同厚度、不同质量比的Fe3O4/石蜡样品的电磁波吸收性能，发现Fe3O4具有良好的电磁波吸收能力。
在一定的厚度和质量比下，Fe3O4对电磁波的反射损耗达到最大值，表现出优异的电磁波吸收性能。
此外，Fe3O4还具有较好的耐腐蚀性和稳定性，使其在实际应用中具有较高的可靠性。
四、结论本文研究了Fe3O4的可控制备技术及其电磁波吸收性能。
《2024年Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备研究》范文
《Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，磁性纳米颗粒因其独特的物理和化学性质在生物医学、环境科学、材料科学等领域展现出广阔的应用前景。
其中，Fe3O4磁性纳米颗粒以其超顺磁性、生物相容性及易于表面修饰等特点备受关注。
为了进一步提高其稳定性和生物相容性，将Fe3O4磁性纳米颗粒表面包覆一层SiO2成为了一种常见的策略。
本文旨在研究Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备方法，并探讨其制备过程中的关键因素和优化策略。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括：四氧化三铁（Fe3O4）纳米颗粒、正硅酸乙酯（TEOS）、氨水、乙醇、去离子水等。
2. 制备方法（1）Fe3O4磁性纳米颗粒的合成：采用共沉淀法或热分解法合成Fe3O4磁性纳米颗粒。
（2）Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备：在Fe3O4磁性纳米颗粒表面包覆SiO2。
具体步骤包括将Fe3O4纳米颗粒分散在乙醇中，加入TEOS和氨水，在一定温度下反应，使TEOS在Fe3O4表面水解生成SiO2。
三、实验过程与结果分析1. 实验过程（1）Fe3O4磁性纳米颗粒的合成：在室温下，将FeSO4和FeCl3按一定比例混合，加入氢氧化钠溶液，调节pH值，经过共沉淀或热分解反应得到Fe3O4磁性纳米颗粒。
（2）Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒的制备：将合成的Fe3O4磁性纳米颗粒分散在乙醇中，加入适量的TEOS和氨水，在一定温度下搅拌反应一段时间，使TEOS在Fe3O4表面水解生成SiO2。
通过控制反应条件，可以得到不同厚度的SiO2包覆层。
2. 结果分析（1）表征方法：采用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、振动样品磁强计（VSM）等手段对制备的Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒进行表征。
（2）结果分析：通过TEM观察，可以看到Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒具有明显的核壳结构，SiO2包覆层均匀地覆盖在Fe3O4核表面。
电镀四氧化三铁
电镀四氧化三铁是一个化学过程，需要通过氧化还原反应将铁原子沉积在基板上形成四氧化三铁薄膜。
以下是一篇关于电镀四氧化三铁的800字作文，供您参考：电镀四氧化三铁：一种独特的金属防腐技术在当今的工业生产中，金属防腐技术已经成为了至关重要的一个环节。
四氧化三铁作为一种常见的氧化物，因其具有优异的防腐性能而在电镀领域得到了广泛应用。
电镀四氧化三铁作为一种新型的防腐技术，不仅具有高效、环保、成本低等优点，而且能够满足不同行业和不同场景的防腐需求。
首先，让我们了解一下电镀的基本原理。
电镀是一种通过电解作用，将金属离子在电极表面沉积出来形成薄膜的过程。
在这个过程中，电流、电镀液、基板等都是必不可少的因素。
而电镀四氧化三铁的过程则是在这些因素的基础上，通过控制电解液中的化学反应，使得铁原子能够沉积在基板上形成四氧化三铁薄膜。
相较于传统的防腐技术，电镀四氧化三铁具有许多独特的优势。
首先，它具有优异的防腐性能，能够有效地保护金属基体不受腐蚀的影响。
其次，电镀四氧化三铁的操作简单，易于实现自动化生产，从而降低了生产成本。
此外，电镀四氧化三铁还具有环保、无污染的优点，符合现代工业生产绿色环保的要求。
在实际应用中，电镀四氧化三铁的应用场景非常广泛。
它可以应用于各种金属制品的防腐处理，如船舶、桥梁、管道、机械设备等。
此外，在电子、医疗、航空航天等领域，电镀四氧化三铁也得到了广泛的应用。
这些领域对金属防腐技术的要求非常高，而电镀四氧化三铁恰好能够满足这些要求。
然而，电镀四氧化三铁并不是没有缺点。
首先，它需要使用特定的电解液和设备，因此生产成本相对较高。
其次，电镀过程中可能会产生一些有害物质，对环境造成一定的影响。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的生产工艺和设备，同时采取有效的环保措施，确保生产过程的安全和环保。
总的来说，电镀四氧化三铁作为一种新型的金属防腐技术，具有许多独特的优势和广阔的应用前景。
然而，我们也需要正视其存在的缺点和问题，不断探索和改进生产工艺和技术，以满足不同行业和不同场景的防腐需求。
纳米四氧化三铁的化学制备方法研究进展
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。
四氧化三铁论文
纳米Fe3O4的应用,制备和发展的简单概述化学化工学院材料科学与工程专业丁飞 (21207061007)摘要:概述了近年来制备纳米Fe3O4中各方法:沉淀法(共沉淀法、氧化沉淀法、还原沉淀法、交流电沉淀法和络合物分解法)、水热法、水解法、微乳液法、固相法、球磨法、超声波法、热解法、水溶液吸附分散法等的研究现状,并对磁性纳米Fe3O4的应用及其发展趋势做了简单的介绍,对其进一步的研究做了展望。
关键词:Fe3O4;纳米微粒;制备方法;磁性微粒纳米粒子一般是指颗粒尺寸在1~100 nm 之间具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、库仑堵塞和介电限域效应的超细粒子,这些效应使它有不同于常规固体的新特征,如比表面积、表面原子数、表面能很大,且随粒径的下降急剧增加。
目前,制备纳米氧化铁上的方法总体上可分为湿法和干法。
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-萃取法等方法制备;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或激光热分解法制备。
铁的氧化物按其价态、晶型和结构之不同可分为(A-,B-,C-)Fe2O3、Fe3O4、FeO等。
本人就纳米Fe3O4的应用及其发展趋势进行了简要的介绍,着重阐述了近年来制备纳米Fe3O4所采用的各种工艺。
1 纳米Fe3O4的应用纳米Fe3O4作为一种磁性纳米微粒,具有单磁畴结构,其矫顽力很高,用它制作磁记录材料可以提高信噪比,改善图象质量。
由于Fe3O4纳米粒子具有饱和磁化强度高等特点,故常作磁流体的磁性粒子而将其制成磁悬浮液(即磁流体),它既有固体的强磁性又有液体的流变性,其流动性和分布可由外加磁场实施定向和定位控制,因此在真空密封、音圈散热、快速印刷、分选矿物、精密研磨、传感器和宇航技术等领域获得广泛的应用。
它在医药中也有种种新奇的应用,如细胞磁分离、肿瘤的磁栓塞治疗、肿瘤的高热治疗、X射线造影剂、磁性靶向药物载体、视网膜脱离的修复手术、血流的磁测量、免疫测定等等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
四氧化三铁研究小论文材料科学基础（1）小组唐新凯钟昊东杨岳洋武俊男张千一祝健一、四氧化三铁结构分析为了能够清楚地了解四氧化三铁的结构，我们先介绍尖晶石结构。
（一）常式尖晶石和反式尖晶石结构我们从原子的密堆积结构出发进行讨论。
尖晶石的结构可以看作O2-作立方最密堆积，Mg2+有序的占据1/8的四面体空隙，Al3+有序的占据1/2的八面体空隙，剩余的7/8四面体空隙和1/2八面体空隙没有离子占据。
尖晶石结构如下所示。
图（a）表示这个立方晶胞可以划分成8个小的立方单位，分别由4个I型和4个II型小单位拼在一起。
I和II两种小单位拼在一起的情况示于图（b）中。
由图中可以看出，每个小单位都有4个O2-离子，晶胞中O2-的数目是32（=4 ×）个。
Mg2+处于I型小单位的中心及其一半的顶点，晶胞中Mg2+的数目是8（=4X1/4 >4+1X4）个。
Mg2+呈四面体配位，即占据O2-的密堆积的四面体空隙。
每个II型小单位中有4个Al 3+,晶胞中Al3+的数目是16 （=4X4）个。
Al3+呈八面体配位，即占据O2-的密堆积中的八面体空隙。
根据正离子占据空隙位置的不同，可以把组成为AB 2O4的化合物分为常式尖晶石和反式尖晶石两类。
为了表明离子占据的空隙，[A] t表示A离子占据四面体空隙，[A] o表示A离子占据八面体空隙。
在常式尖晶石中，八面体空隙由三价正离子占据，四面体空隙由二价正离子占据。
但在反式尖晶石中，四面体空隙由三价正离子占据，而部分八面体空隙则由二价正离子占据。
* θOF⅜Al我们再从投影的角度来看尖晶石的结构。
图示出尖晶石的晶体结构，晶胞分成8份。
MgO4四面体和AlO 6八面体交替地排列,所以每个O2-都为1个四面体和3个八面体所共有。
>WBff（二）四氧化三铁（Fe304）的结构Fe3θ4是一种混合价态（Fe（Il）/Fe（HI））氧化物。
它可以由铁在氧气中加热，或者是将水蒸气通过赤热的铁，或由Feo部分氧化，或由Fe2O3加热到1673K以制得。
它具有反式尖晶石结构。
尖晶石结构的通式是M ll M2lllθ4＞属于立方晶系。
反尖晶石Fe3O4的结构式可表示[Fe lll]t[Fe ll Fe lll]oθ4o晶体由O2-的立方最密堆积所构成，Fe3+的一半占据四面体空隙，而全部的Fe2+和另一半Fe3+则分布在八面体空隙的位置上，平均Fe2+和Fe3+各占一半。
二、四氧化三铁块状与纳米级颗粒性质差异分析由于科学研究的热点主要集中在纳米级四氧化三铁颗粒的制备与性质，所以我们可以把题目理解为四氧化三铁粒径对于颗粒性质的影响，着重分析纳米级颗粒的优势。
（一）四氧化三铁的性质及粒径对颗粒性质的影响⑷黑色的Fe3O4是铁的一种混合价态氧化物，熔点为1597C,密度为5.17g∕cm3,不溶于水，可溶于酸溶液，在自然界中以磁铁矿的形态出现, 常温时具有强的亚磁铁性与颇高的导电率。
铁磁性和亚铁磁性物质在CUrie温度以上发生二级相变转变为顺磁性物质。
Fe3O4的CUrie温度为585C o（顺磁性：原子或分子中有未成对电子存在，存在永久磁矩，但磁矩间无相互作用。
）此处着重讨论Fe3θ4的电磁性质。
四氧化三铁晶胞中的A位置全部被Fe3+占有，而B位置却被Fe2+和Fe3+平均占有，虽然Fe2+和Fe3+两种离子的排序表面上看是杂乱无章的，但是电子却是可以在Fe2+和Fe3+之间来回跳动的。
正是由于电子能够在邻近的Fe2+和F e3+离子之间来回快速的跳跃，因此Fe s O4具有良好的导电性和强磁性，成为了一种广泛应用的电磁材料。
1、电学性质四氧化三铁在常温下表现出良好的导电性，但导电性受四氧化三铁粒径的影响。
随着四氧化三铁粒径的减小，相邻原子之间的距离缩小，自由电子的跃迁机会增加，导电率下降。
2、磁学性质纳米四氧化三铁特殊的磁性表现为高的矫顽力或者超顺磁性。
随着四氧化三铁粒径的减小，其磁性由多重磁区转变为单一磁区，当四氧化三铁的粒径小于其临界尺寸时，则具有超顺磁性，当四氧化三铁的粒径在 70 nm 时具有高矫顽力，具有单畴，当其粒径小于13 nm 时, 矫顽力接近于0 ,表示此时的四氧化三铁具有超顺磁性。
由于纳米级Fe 3O 4的优良性质，2013来，有关纳米Fe 3O 4制备的文献大量涌现，一些新 型的制备工艺也不断出现。
（二）（尖晶石型）纳米 Fe3O4的表征特性与分析：1.热重和差热分析2004皿 eαo SOOT GiTiperatLire( C)图1纳米Fe 3θ4的TG-DTA 表征图可以看到，热重曲线出现两个拐点， 分别在280 C 与440 C 处。
在280 C 处的失重率为 6.3% , 在440 C 的失重率为8%。
可以推断出，从室温开始至280 C 左右，热重曲线逐渐降低，是由于样品失水导致样品质量逐渐减少造成的，这主要包括样品中物理吸附水与化学吸附水的失去，失水的过程对应DTA 图上100 C 及 C 左右的吸热峰；230-440 C 之间的失重过程是由于Fe 3O 4向γ-Fe 2O 3的转变造成的，在此过程中，Fe 3O 4在空气中逐渐被氧化，发生缓慢的化学反应生成了 Y -Fe 2O 3 ,对应DTA 图的放热峰不是特别明显；样品在 440 C 时到达 失重平台，是丫 -Fe2O 3发生相变转化成α -Fe 2O 3造成的，对应 DTA 曲线510 C 左右的放热峰。
上面的相变温度与文献报道的Fe3O4、γ-Fe2O3和α-Fe 2O 3之间的转变温度是一致的。
-30902.在不同温度下的XRD表征图图 2 纳米Fe3θ4 的XRD 图(A)室温(B) 300 °C( C) 500 O C图2是合成的纳米Fe3O4在室温以及300 C、500 C热处理3h后测定的XRD图，可以看出,图A和B类似，这是因为Fe3θ4和γ-Fe2O3的X射线衍射峰基本一致，只有晶格参数稍有不同，因此X射线衍射的结果非常相似。
根据参考文献可以确定A为Fe3O4 , B为γ-Fe2O3.3. 透射电镜分析图3铁氧体纳米粒子的TEM照片由图可以看出，铁氧体的径粒在20nm左右，但是由于粒子具有磁性，出现了非常严重100D ■I ■I ∙I ■I0.0020.40.60.S^elatIVePI'essure (P∕P Iz )图4铁氧体纳米粒子的氮气附托脱附分析图结果表明，纳米铁氧体的比表面积是96 m 2∕g ,孔径大小20.5nm ,孔容0.1283m 3∕g.5.红外光谱分析WaVenUmber(Cm'1)图5纳米铁氧体的红外光谱图谱图中3500Cm -1和1620Cm -1左右的吸收峰为样品中吸收的水的伸缩振动和弯曲振动产生。
6.尖晶石结构铁氧体纳米粒子 H t -PH 图的团聚现象。
4.氮气吸附托脱附分析O『■4*⅞,5l Ji>p1.012-0. 0015 -0. 001 -0. 0005 0.0005 0.001 0. 0015* Plftft≡tt0铁酸钻O谍战M≡ :U Δt⅜⅛U—空匚J图6尖晶石结构铁氧体纳米粒子的酸碱滴定H t-PH图可以看出，空白溶液在pH=4到pH=10之间没有缓冲。
纳米Fe3θ4粒子有强烈的缓冲能力,在pH=3至5和pH=8至10.5缓冲能力最大。
三、四氧化三铁的应用(一) Fe3O4磁性纳米颗粒在水处理领域的应用举例原理：与传统的水处理材料相比，磁性纳米颗粒具有很强的磁性、在水中具有良好的分散性、较好的生物相容性、并且具有可调的外壳。
纳米颗粒由于比表面积大和小尺寸效应，具有较高的吸附能力，能迅速达到吸附平衡，一般的纳米颗粒容易团聚而对水体造成二次污染，但Fe3O4纳米颗粒因其具有磁性，能够在外磁场作用下较快地从水分离出来，使Fe3O4磁性纳米颗粒在水处理领域有较强的应用优势。
1) GUPta VK 等将碳纳米管与Fe3O4结合制备出磁性吸附剂(MWCNTS/Fe3O4)，对Cr的吸附效率可达到 90%以上，而单纯的碳纳米管只有 50%左右。
Cr 在碳纳米管表面和Fe3O4 纳米颗粒中的氧原子上均有吸附位点，并且加入 从水中分离出来。
2）Li Jie 等用溶剂热法将石墨烯氧化物与 Fe3O4 结合制备出 GO/ Fe3O4 纳米颗粒， 并将 其用于水中 Cu2+和腐植酸的去除。
3）Huang Yanfang 等用共沉淀法制备 Fe3O4 纳米颗粒，并在 Fe3O4 表面进行氨基功能 化将其用于去除水中细菌，对包括革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌在内的 8 种细菌都有很高 的去除效率，达到 95% 以上。
（二） Fe3O4 磁性纳米颗粒在医疗领域的应用举例1） MRI 造影剂原理： Fe3O4 磁性纳米颗粒的纳米尺寸使它在溶液中的分散性好，能有效地被活体组织吸 收，通过比较不同组织部位的响应信号的差别，能够定位病灶位置。
如 Feng 等利用壳聚糖 -聚丙烯酸作模板剂制得了 3— 5nm 的 Fe3O4 纳米晶，将其超声分 散于去离子水中制备造影剂，并注入活兔体内， MRI 实验表明该纳米晶在淋巴结 T2- 加权 成像中有明显的磁响应增强信号。
2）靶向给药载体原理：将 Fe3O4 磁性纳米颗粒与药物粒子结合， 利用其磁性可通过外加磁场作用使药物直 达病灶。
Alexiou 等用淀粉裹覆超顺磁性 Fe3O4 纳米颗粒，并负载米托蒽醌制得磁性药物颗粒，并 将其投放到新西兰白兔肢体的 VX2- 鳞状癌变细胞， 经过大约 35d 的治疗成功地消除了该癌 变细胞。
3）热疗载体原理： 热疗是利用超顺磁性 Fe3O4 纳米晶能有效将磁场振动能转化为热能这一特点， 升高肿瘤组织的温度来杀死病变细胞。
Jordan 等利用 AC 磁场成功实现了癌细胞的离体选择性遥控灭活 ，使得热疗法治疗癌症 成为可能，最近的生物医Fe3O4 后，吸附剂可以很容易地从而学研究也证实了这种疗法的可行性，并已进行了临床实验。
参考文献：[1] 麦松威，周公度，李伟基：高等无机结构化学（第 2 版）.北京大学出版社.[2] 北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学无机化学教研室：无机化学（第四版）高等教育出版社.[3] 武汉大学，吉林大学等：无机化学（第三版）. 高等教育出版社.[4] 程建辉. 可控粒径与形貌Fe_3O_4 的制备及性能研究[D]. 河北师范大学,2011.[5] 尖晶石结构铁氧体纳米粒子及其复合材料性质的研究济南大学张隆基，孙中溪硕士学位论文2010.5[6] 多功能磁性氧化铁纳米粒子的应用研究兰州大学Zia ur Rahman ，陈国兴研究生学位论文2013.6[7] 展思辉,张宇,朱丹丹,邱明英,于雯超,史强. 磁性Fe_3O_4 纳米颗粒的制备及在水处理中的应用[J]. 环境工程学报,2016,01:1-11.[8] 季俊红,季生福,杨伟,李成岳. 磁性Fe_3O_4 纳米晶制备及应用[J]. 化学进展,2010,08:1566-1574.[9] Xu J K, Zhang F F, Sun J J, et al. Bio and Nanomaterials Based on Fe3O4.[J]. Molecules, 2014, 19(12):21506-28.。