纳米四氧化三铁(Fe3O4)的制备和形貌

纳米四氧化三铁(Fe3O4)的制备和形貌

第19卷第6期2007年6月

化　学　进　展

PROGRESSINCHEMISTRY

Vol.19No.6

　June,2007

纳米四氧化三铁(Fe3O4)的制备和形貌

于文广　张同来

33

3

　张建国　郭金玉　吴瑞凤

(北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室　北京100081)

摘　要　纳米Fe3O4。本文综述了纳米Fe3O4的制备方法,包括直流电弧等离子体法、热分解方法、微乳液法、溶胶2凝胶法、有机物模板法、回流法等,结合作者在Fe3O4Fe3O4的新颖形貌。对纳米级Fe3O4关键词　纳米晶　Fe3O4　制备中图分类号:O614181;　:A　文章编号:10052281X(2007)0620884209

TheofMagnetiteNanoparticlesandTheirMorphology

YuWenguang　ZhangTonglai

33

　ZhangJianguo　GuoJinyu　WuRuifeng

(StateKeyLaboratoryofExplosionScienceandTechnology,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)

Abstract　Magnetitenanoparticleshavebeenintensivelyconcernedandresearchedinrecentyearsduetotheirspecialpropertiesinchemistryandphysicsandfutureapplicationsinbiologyandmedicine.Moreandmoreattentionshavebeenpaidtopreparationmethodsaswellasmorphologicmanipulationofmagnetitenanoparticlessincethecharactersandapplicationsofmagnetitenanoparticlesareusuallydecidedbytheirpreparationmethodandshape.Inthispaper,preparationmethodsofmagnetitenanoparticlesaresummarized,includingDCarcplasmamethod,thermaldecompositionmethod,ballmillingmethod,co2precipitationmethod,hydrothermalmethod,sol2gelmethod,electrochemicalprocess,micro2emulsion,templatemethodandsoon.Thecurrentworkofauthorsinpreparingmagnetitenanoparticleswithvariousmorphologiessuchasoctahedron,foursquareandpolyhedronispresented.Suchmagnetitenanoparticleswithnoveloctahedralshapeswassynthesizedandreportedbyauthorsforthefirsttime,sodidthefoursquareandpolyhedralmagnetitenanoparticles.Thedevelopmenttrendsofmethodsofpreparingmagnetitenanoparticlesarealsodiscussed.

Keywords　nanoparticles;magnetite;preparationmethods;morphology

1　引言

四氧化三铁(Fe3O4)是一种重要的尖晶石类铁氧体,是应用最为广泛的软磁性材料之一,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,其在生物技术领域和医学领域亦有

[1—7]

着很好的应用前景。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

　　收稿:2006年7月,收修改稿:2006年10月　3国家自然科学基金项目(No.20471008)资助33通讯联系人　e2mail:ztlbit@http://www.77cn.com.cn

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)改进常规的制备

方法,探索新的制备方法;(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Fe3

O4在生物、医学领域的应用研究。本文仅就纳

米Fe3O4的制备方法和形貌研究的进展情况进行综述。

纳米四氧化三铁(Fe3O4)的制备和形貌

第6期

于文广等　纳米四氧化三铁(Fe3O4)的制备和形貌

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2　制备方法

近年来已发展了多种制备纳米Fe3O4的方法,总体上可以分为两大类,即固相法(干法)和液相法

(湿法)。固相法的典型特征是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;而液相法则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(溶剂)热法、有机物模板法和回流法等是研究较多

现其在473K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,分解铁的有机配

合物来制备Fe3O4纳米粒子的方法亦见报道。陈辉

[12]

首先合成了三乙酰丙酮铁,然后以该物质为原

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,、加入适当的表面

,[13]

22O溶于含有PVA的水

,复合物经100℃后,600℃分解得到40nm左右的Fe3O4纳米粒子。21113　球磨法

的制备纳米Fe3O4的液相方法。211　固相法

21111　体。。

[8]

Balasubramaniam等以钨为阴极、铁块为阳极,将两个电极安装在有多个接口的不锈钢反应器内,在空气环境下通直流电激发产生电弧。阳极的铁块在电弧的作用下逐渐蒸发为气态以至电离,与空气介质中被激发电离形成的离子形成等离子体,同时发生氧化还原反应,形成Fe3O4纳米粒子。刘存业等

[9]

球磨法是在球磨机中加入几微米的Fe3O4颗粒,通过钢球的撞击和研磨,使粗Fe3O4颗粒细化至纳米级。Gerardo

[14]

μm的Fe3O4和甲醇混合,将015

在氩气保护下球磨,得到7—10nm的Fe3O4粒子。

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。要制备化学计量的、品质较高的纳米Fe3O4,应采用液相法。212　液相法

同样用电弧法制备了Fe3O4纳米粒子,与Balasubramaniam工作的不同之处是电弧的气氛是氩

气而不是空气,电极分别为铁棒和碳棒,制得的产物是Fe3O4纳米粒子和FeC的混合物,所得产物纯度较低。直流电弧等离子体方法用于制备Fe3O4纳米粒子的最大优点是可以连续生产。随着铁的不断蒸发,纳 …… 此处隐藏：15006字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……