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Fe3O4纳米材料 制备与水处理应用,Woody Department of Chemistry,文献调研,四氧化三铁(Fe3O4 ) 是一种尖晶石类铁氧体,是应用广泛的软磁性材料,常用作记录材料、颜料、磁流体材料,催化剂,磁性高分子微球和电子材料等,其在生物技术和医学领域也有很好的应用前景。与普通的Fe3O4 相比,纳米Fe3O4 表现出常规Fe3O4 所不具备的一些特性,如超顺磁性、小尺寸效应和量子隧道效应等,这些特性使得纳米Fe3O4 的研究备受瞩目。目前, 纳米Fe3O4 的研究有以下几个热点: (1) 改进、探索制备方法; (2) 合成特殊形貌的纳米Fe3O4 ; (3) 对纳米Fe3O4 进行表面改性; (4) 纳米Fe3O4 在生物、医学领域的应用研究。 在此仅就纳米Fe3O4 的制备方法和形貌研究的进展情况进行综述。,1.制备方法,目前，制备Fe3O4纳米材料方法总体上可以分为两大类,即固相法(Top-down) 和液相法(Bottom-up) 。,I.固相法: 以固相物质作为反应物,不经过溶液过程而制备出目标产物的方法。近年来,直流电弧等离子体法、热分解方法和球磨方法是研究较多的纳米Fe3O4 的固相制备方法。在此介绍一下热分解制备法。,热分解法： 在200 下失去结晶水,同时部分转化为草酸亚铁,加热中草酸铁和草酸亚铁先后分解生成超细Fe3O4 粒子。除了使用草酸铁外,也可通过分解铁的有机配合物来制备Fe3O4 纳米粒子。例如以三乙酰丙酮铁为原料,经300 热分解得到了Fe3O4 纳米粒子。 由于高温下粒子容易团聚, 热分解法得到的Fe3O4 粒子较大,选择合适的铁盐、加入适当的表面活性剂并且适当降低反应温度,会使得产物粒子减小。如将FeCl24H2O 溶于含有PVA （聚乙烯醇）的水溶液中,加入适量氨水形成复合物,复合物经100 干燥12h 后,600 分解得到40nm 左右的Fe3O4 纳米粒子。,The Preparation Methods of Magnetite Nanoparticles and Their Morphology Yu W.G Zhang Tonglai,II.液相法： 以液态体系为反应前驱体系,经过沉淀、脱水和结晶等过程,制备得到纳米Fe3O4 。其中,沉淀法、水热法、有机物模板法和回流法等是研究较多的制备纳米Fe3O4 的液相方法。在此介绍一下沉淀法制备（球型Fe3O4 NP）。,沉淀法是指使用沉淀剂将液体中的Fe2 + 和Fe3 + 按12 的摩尔比例沉淀出来,形成氢氧化物胶体;胶体失水得到纳米Fe3O4 悬浮体系,再经过滤、洗涤、干燥等过程得到纳米Fe3O4 的方法。根据沉淀过程的特点,一般将沉淀法分为共沉淀法、氧化沉淀法和还原沉淀法。,共沉淀法： 将Fe2 + 和Fe3 + 混合溶液滴入氨水溶液中(反向共沉淀法) ,在70 下得到了25nm 左右的Fe3O4 纳米粒子。1反向共沉淀法得到的Fe3O4 纳米粒子不仅粒径小于正向共沉淀法得到的Fe3O4 纳米粒子,而且在交流电磁场中的热响应温度更高,有更好的生物应用潜力。2,1.An Z，Zhu L, Lin F. J . Harbin Med. Univ. 2004 , 38(5) : 424 425,2.Aono H , Hirazawa H , Naohara T , et al . Mater. Res. Bull . 2005 , 40 : 1126 1135,共沉淀法的不足: 得到的Fe3O4 纳米粒子间团聚现象严重,粒径分布范围较宽。 用水/乙醇，水/聚乙二醇 作反应介质；严格控制pH； (2) 制备必须在碱性条件下进行,而在此条件下Fe2 + 极易氧化为Fe3 + ,因而产物中的Fe2 + 与Fe3 + 比例很难准确地控制为12 ,致使产物中或多或少存在杂相。 抽低真空，N2保护； 如果用莫尔盐 为亚铁盐能否少氧化？,summary： 总体看,固相法制备Fe3O4 纳米粒子的主要优点是容易实现工业化,可以连续生产,但固相法制得的产物往往是铁的几种化合物的混合物,产物品质较低,颗粒大小分布不均匀,能耗高。而液相法可以较好地控制Fe2 + 和Fe3 + 的比例,易制得化学计量的、品质高的纳米级Fe3O4 ，但一般限于实验室制备。,2.改性与水处理应用,麦秸秆磁种材料制备： 麦秸秆磁种是通过在无磁性的麦秸杆中植入Fe3O4磁性颗粒来实现的。过程如下。将物质的量比为2:1 的FeCl36H2O和FeSO47H2O 溶于水，将机械粉碎得到的麦秸杆粉末分散在该溶液中，在氮气保护和磁力搅拌下，将25%的氨水缓慢滴入上述混合溶液中，然后70反应4h。所得反应产物洗涤后磁性分离，烘干。,Surface Modification of Nano Magnetic Seeds and the Aqueous Absorbing Properties Chen x.l, Tian y, Zh H, Yang H,可见植入Fe3O4的麦秸杆纤维素磁种对阴离子和有机物的吸附效果显著，证明麦秸杆磁种具有良好的稳定性和多次重复使用性，且麦秸杆纤维素成本低廉，具有潜在的应用前景。,Proposal,Acknowledge,Reference,
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