摘 """""要： 磁性氧化鐵納米粒子因其獨(dú)特的磁性和表面化學(xué)性質(zhì)，在眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。文章綜述了磁性氧化鐵納米顆粒的制備方法和應(yīng)用領(lǐng)域。首先介紹了磁性氧化鐵納米材料的基本性質(zhì)，然后詳細(xì)討論了其制備方法，包括共沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法、熱分解法、微乳液法和多元醇法，簡述了每種制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)。接著探討了磁性氧化鐵納米材料在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，如生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境治理、電子器件等。最后，分析了目前磁性氧化鐵納米材料制備和應(yīng)用領(lǐng)域所存在的問題，基于此展望了其未來的發(fā)展趨勢和方向，包括開發(fā)更加精細(xì)的合成方法；通過表面修飾或復(fù)合其他材料，賦予磁性氧化鐵納米粒子更多的功能；優(yōu)化制備工藝，縮短制備周期，實(shí)現(xiàn)磁性氧化鐵納米粒子的規(guī)模化生產(chǎn)。

關(guān) "鍵 "詞：磁性氧化鐵納米粒子； 制備方法； 應(yīng)用領(lǐng)域； 展望

中圖分類號：TB383 """"文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A """"文章編號： 1004-0935（2025）03-0465-07

隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對納米材料的性能提出了越來越高的要求。磁性納米粒子是一類可以通過外部磁場操縱的納米材料^[1-2]。這類納米材料表現(xiàn)出高比表面積、低居里溫度及飽和磁化強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)^[3]，使它們與塊狀對應(yīng)物相比具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能、表面活性及反應(yīng)能力。常見的磁性納米粒子有鐵、鈷、鎳及他們的氧化物，但是由于鈷和鎳均具有毒性，因此這極大限制了他們的應(yīng)用領(lǐng)域^{[4- 5]}。氧化鐵材料不僅具備良好的磁性能，同時具有良好的生物相容性，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。

磁性氧化鐵納米粒子是磁性納米粒子的一個分支，目前被廣泛研究的磁性氧化鐵納米粒子主要包括由Fe₃O₄和γ-Fe₂O₃組成的微小顆粒，它們不僅繼承了傳統(tǒng)磁性材料的磁學(xué)特性，如超順磁性、磁滯現(xiàn)象等^{[6- 7]}，還因?yàn)槠浼{米尺度的大小，展現(xiàn)出一些全新的物理和化學(xué)性質(zhì)（表1）。例如，表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等。納米級的氧化鐵粒子由于其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，高催化活性，良好的磁響應(yīng)性能，生物相容性和較小的生物毒性^[8-9]被廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)療，環(huán)境處理，化學(xué)催化，微波吸收等多方面。

本文結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，簡述了氧化鐵磁性納米粒子的特性，歸納了幾種常用氧化鐵磁性納米粒子制備方式的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)了磁性氧化鐵納米粒子在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境治理、傳感器、催化劑和吸波材料等領(lǐng)域應(yīng)用的先進(jìn)性。

1 "磁性氧化鐵納米粒子的制備方式

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，磁性氧化鐵納米粒子的制備方法也得到了拓展。目前，常見的制備方法主要有共沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法、熱分解法、微乳液法和多元醇法等。

1.1 "共沉淀法

共沉淀法是水相合成氧化鐵納米粒子常用的方法。與其他方法相比，共沉淀法具有生物安全性高、反應(yīng)快速、粒徑小、分散均勻以及宏量制備易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)勢，但也存在形狀不規(guī)則、結(jié)晶差等缺點(diǎn)^[10]。此方法通過在水相中加入特定計(jì)量比例的二價和三價鐵離子鹽，然后加入NaOH和NH₃·H₂O等堿性溶液作為沉淀劑，最終形成磁性氧化鐵納米顆粒。共沉淀過程分兩步進(jìn)行：首先是成核階段，當(dāng)物質(zhì)的濃度達(dá)到臨界過飽和度時，它們開始結(jié)合形成微小的晶體核。隨后晶體生長階段，一旦成核完成，溶液中的溶質(zhì)（即離子或分子）會繼續(xù)向已形成的晶體核表面擴(kuò)散，并附著在晶體上，導(dǎo)致晶體逐漸生長^[11-12]。納米粒子的尺寸形貌受反應(yīng)條件、Fe³⁺和Fe²⁺的比例、溶液的pH值、介質(zhì)離子強(qiáng)度和沉淀劑種類等因素的影響。此外，合成的Fe₃O₄納米顆粒極其不穩(wěn)定，在氧氣條件下可以氧化成γ-Fe₂O₃。其反應(yīng)方程式如式（1）所示。MOLAEI和SALIMI^"[13]采用共沉淀法合成了Fe₃O₄@SiO₂超順磁性納米顆粒，用作給藥系統(tǒng)的平臺，然后采用水熱法合成了N摻雜碳量子點(diǎn)（CQDs），并與海藻酸鹽包覆的Fe₃O₄@SiO₂納米顆粒進(jìn)行了雜化處理，并將合成的納米雜化物用于載藥和緩釋實(shí)驗(yàn)。經(jīng)測試可知，合成的Fe₃O₄@SiO₂納米粒子的平均粒徑約為20 nm。

（1）

1.2 "水熱法

水熱合成方法，該方法以水溶液為反應(yīng)介質(zhì)，將含有鐵源的反應(yīng)物加入密閉的反應(yīng)釜容器中，通過加熱反應(yīng)容器使其內(nèi)部形成一個高溫高壓的環(huán)境，使得在常溫下不溶或難溶于水的物質(zhì)溶解、發(fā)生反應(yīng)并重結(jié)晶，最終獲得所需的磁性氧化鐵納米粒子^[14]。水熱合成磁性氧化鐵納米粒子具有設(shè)備簡單、原料易得、粒子質(zhì)量高、粒徑可控等優(yōu)點(diǎn)，但存在能耗高和粒徑分布難以精確控制的缺點(diǎn)^[15-16]。在該方法中，溶劑、溫度和時間對顆粒有顯著影響。顆粒的尺寸隨著反應(yīng)時間的增加而增大，隨著加水量的增加而增大。顆粒的形成分兩步進(jìn)行：成核和晶體生長。在較高的溫度下，成核過程比晶體生長快，因此顆粒的尺寸減小。在較長的反應(yīng)時間內(nèi)，晶體生長占主導(dǎo)地位，因此形成較大的顆粒^[17]。CHEN等^[18]通過水熱法制造了一種新型磁性核殼Fe₃O₄-Mn₃O₄復(fù)合材料。經(jīng)過測試可知Fe₃O₄-Mn₃O₄對磺胺嘧啶（SDZ）的降解表現(xiàn)出突出的穩(wěn)定性和良好的可重復(fù)使用性，即使經(jīng)過4次實(shí)驗(yàn)，SDZ的降解效率仍然達(dá)到了94.3%。

1.3 "溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法被廣泛用來制備納米金屬氧化物。該方法通過分子前體在溶液中的羥基化和縮合反應(yīng)形成納米粒子溶膠，并通過溶劑去除或化學(xué)反應(yīng)使其干燥或凝膠化，最終形成了三維金屬氧化物網(wǎng)絡(luò)^[19-20]。溶膠階段的反應(yīng)條件決定了納米粒子的特性，溶膠中的納米粒子尺寸、形狀和分布等特性可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件（如溫度、pH值、反應(yīng)物濃度等）來精確控制。而凝膠的性質(zhì)，包括其結(jié)構(gòu)、孔隙率和機(jī)械強(qiáng)度等，很大程度上取決于溶膠階段所形成的結(jié)構(gòu)^[21]。最后，通過進(jìn)一步的熱處理或其他后處理步驟，可以去除凝膠中的殘余有機(jī)物，使金屬氧化物納米粒子的結(jié)晶度進(jìn)一步提高，得到所需的納米金屬氧化物材料。AKBARI等^[22]通過溶膠-凝膠法成功地合成了N摻雜N-MgO@Fe₃O₄納米材料作為一種新型的光催化劑，在光下利用過硫酸鹽（PMS）激活降解吡蟲啉（IMD）。在可見光下，通過N-MgO@Fe₃O₄對過硫酸鹽進(jìn)行光催化活化，實(shí)現(xiàn)了令人印象深刻的IMD降解和細(xì)菌滅活（圖1）。經(jīng)過測試可知，在pH為5.6，使用PMS為75 mg?L^-1，N-MgO@Fe₃O₄為150 mg?L^-1時，約95%的10 mg?L^-1"IMD在60 min內(nèi)被降解。

1.4 "熱分解法

熱分解法制備磁性氧化鐵納米粒子是一種常見且有效的方法，該方法是將鐵前驅(qū)體在高溫條件及有機(jī)表面活性劑存在下分解成尺寸可控、尺寸分布窄、結(jié)晶性高的氧化鐵納米顆粒，并且產(chǎn)生的顆粒也具有良好的分散性^[23]。在這種方法中，顆粒的大小和形狀由反應(yīng)時間、溫度、前驅(qū)體、濃度、反應(yīng)物的比例和溶劑決定。LIN等^[24]采用原位熱分解法在柔性碳布（CC）上制備了N摻雜碳納米管（CNTs）包覆的Fe₃O₄納米粒子。得到的Fe₃O₄@CNTs/CC復(fù)合材料具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過測試可知，在0.2 A?g^-1的電流密度下，該材料循環(huán)200次后放電容量為363.6 m Ah g^-1。Fe₃O₄@CNTs/CC在0.1、0.5、1、2和3 A g^-1下的穩(wěn)定放電容量分別為542、403、312、191和152 m Ah g^-1，具有良好的倍率性能。

1.5 "微乳液法

微乳液法，又稱為反相膠束法，一般是指兩種互不相溶的液體在表面活性劑作用下構(gòu)成各自相同性的熱力學(xué)穩(wěn)定體系^[25]。在油包水微乳液體系中，水相的“液珠”被表面活性劑分子包圍，分散在連續(xù)的油相中。表面活性劑分子限制了顆粒的成核、生長和團(tuán)聚。當(dāng)向微乳液中加入鐵鹽溶液時，鐵鹽將被包含在水相“液珠”中。這些“液珠”會不斷地碰撞、結(jié)合，然后再次破裂，由此可有效地避免納米顆粒之間的團(tuán)聚，進(jìn)而合成的納米氧化鐵顆粒具有粒徑分布較窄及分散性能良好等特點(diǎn)，且大多數(shù)顆粒的形貌類似前期形成的“液珠”而多為球形。此外，在微乳液法制備磁性氧化鐵納米粒子時^[26]，可以在納米粒子表面引入功能基團(tuán)，從而改善其在特定介質(zhì)中的分散性和相容性，拓展其應(yīng)用范圍。ZHAO等^[27]采用微乳液法制備了Fe₃O₄"（Fe₃O₄"NCs）納米粒子。然后，將聚丙烯胺鹽酸鹽（PAH）、聚4-苯乙烯磺酸鈉（PSS）和鹽酸阿霉素（DOX）組成的聚電解質(zhì)層覆蓋在Fe₃O₄上，通過層層自主裝法構(gòu)建Fe₃O₄"NCs/PAH/PSS/DOX雜化納米材料（圖2）。制備的Fe₃O₄"NCs/PAH/PSS/DOX在體外對人肺癌（A549）細(xì)胞表現(xiàn)出pH值響應(yīng)的藥物釋放和更高的細(xì)胞毒性。

1.6 "多元醇法

多元醇法常被用來制備金屬納米粒子。近年來也有報道嘗試?yán)迷摲椒ㄖ苽浯判匝趸F納米粒子。該方法是通過在高溫條件下將多元醇作為高沸點(diǎn)溶劑，從而將金屬離子還原為金屬原子，并通過控制粒子的增長來阻止粒子的聚集，確保形成的納米顆粒具有高的結(jié)晶度和穩(wěn)定性^[28]。通過控制反應(yīng)條件，可以實(shí)現(xiàn)對納米粒子尺寸、形狀和性能的精確調(diào)控。與傳統(tǒng)的制備方法相比，多元醇法具有一些優(yōu)勢。例如，設(shè)備簡單、操作方便、反應(yīng)條件溫和等^[29]。此外，該方法制備的納米粒子通常具有較高的純度和結(jié)晶度，并且粒徑分布較窄，有利于其在生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。然而，多元醇法也存在一些局限性，如反應(yīng)過程中可能產(chǎn)生副產(chǎn)物或雜質(zhì)，需要后續(xù)處理以去除。GALLO-CORDOVA等^[30]采用微波輔助多元醇法合成了單核和多核磁性氧化鐵納米粒子，并將其作為自熱催化劑降解陰離子染料（酸性橙）和陽離子染料（亞甲基藍(lán)）。結(jié)果表明，將催化劑置于交變磁場（AMF， 16 kA?m^-1， 200 kHz）中，成功地改善了染料的吸附效果。當(dāng)催化劑用量為1 g?L^-1，H₂O₂用量為0.3 M，染料用量為500 mg?L^-1時，催化劑表面溫度的突然升高可使吸附量提高10%"（圖3）。

2 "磁性氧化鐵納米粒子的應(yīng)用領(lǐng)域

磁性氧化鐵納米材料作為一種多功能材料，在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境治理、傳感器、催化劑和吸波材料等多個領(lǐng)域都有著廣泛而重要的應(yīng)用。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，磁性氧化鐵納米粒子可用于腫瘤治療，為疾病的治療提供了新的手段。在環(huán)境治理方面，這些納米材料可用于去除廢水中的重金屬離子和有機(jī)污染物，助力保護(hù)水資源和環(huán)境健康。受益于磁性氧化鐵納米材料的超高磁性和納米尺寸效應(yīng)，使得其在傳感器設(shè)計(jì)和制造中能夠發(fā)揮出色的性能。此外，磁性氧化鐵納米材料在催化反應(yīng)中也表現(xiàn)出良好的催化性能，可以加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程。而在軍事和通信領(lǐng)域，這類材料作為吸波材料，可以有效減少電磁波的反射，增強(qiáng)隱身技術(shù)的效果。

2.1 "生物醫(yī)學(xué)

磁性氧化鐵納米粒子由于其獨(dú)特的磁性和生物相容性，在醫(yī)療領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力，近年來在醫(yī)學(xué)健康領(lǐng)域得到越來越多的重視^[31-32]。作為唯一得到食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)，可臨床使用的無機(jī)功能納米材料，氧化鐵納米顆粒在納米生物醫(yī)學(xué)的研究和應(yīng)用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。SIVALINGAM等^[33]采用共沉淀技術(shù)成功合成了磁性氧化鐵納米粒子（SPIONs-Fe₃O₄"NP）。經(jīng)過熱重分析可知，在800"℃時，由于水的蒸發(fā)，SPIONs-Fe₃O₄"NP的重量損失接近30%，證明70%的氧化鐵具有較好的熱穩(wěn)定性。接下來進(jìn)行了遺傳毒性和溶血實(shí)驗(yàn)，以評估不同濃度下SPIONs-Fe₃O₄"NP的毒性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，25 μg?mL^-1濃度的SPIONs-Fe₃O₄"NP具有更好的血液相容性。上述結(jié)果證明合成的SPIONs-Fe₃O₄"NP是一種很有前途的生物醫(yī)學(xué)材料。ZHOU等^[34]以極小磁性氧化鐵納米粒（ES-MIONs）為基礎(chǔ)，制備了點(diǎn)式核殼型Fe₃O₄/Gd₂O₃復(fù)合納米粒（FGNP），并裝載索拉非尼（SFN），隨后將功能化聚合物聚乙二醇甲醚-聚硫化丙烯-NH₂（mPEG-PPS-NH₂）接枝到FGNP表面，通過自組裝形成納米粒子（SA-SFN-FGNP）。SA-SFN-FGNP進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后，腫瘤微環(huán)境和內(nèi)涵體酸性條件可以使SA-SFN-FGNP輕微釋放SFN和Fe²⁺/Fe³⁺。釋放的SFN通過抑制胱氨酸/谷氨酸逆轉(zhuǎn)運(yùn)體和降低谷甘肽水平來提高（過氧化氫）H₂O₂。H₂O₂和Fe²⁺/Fe³⁺均加速芬頓反應(yīng)生成細(xì)胞內(nèi)活性氧（ROS），使SA-SFN-FGNP中的疏水性PPS氧化為親水性，導(dǎo)致SA-SFN-FGNP解體。而該解體又可以進(jìn)一步顯著加速SFN和Fe²⁺/Fe³⁺的釋放。上述循環(huán)導(dǎo)致了腫瘤細(xì)胞內(nèi)ROS的回旋加速生成，從而實(shí)現(xiàn)高效腫瘤鐵死亡治療。

2.2 "環(huán)境治理

磁性氧化鐵納米粒子在環(huán)境治理中扮演著重要角色。它們由于其納米直徑和良好的磁效應(yīng)，具有吸附水體中的有機(jī)物、重金屬離子、陰離子等污染物的能力，從而凈化水質(zhì)^[35]。此外，磁性氧化鐵納米粒子還可以與其他環(huán)境治理技術(shù)相結(jié)合，形成復(fù)合治理系統(tǒng)，提高治理效率^[36]。LEI等^[37]采用溶劑熱法制備了Fe₃O₄磁性核心，然后通過一鍋法在磁性核心表面進(jìn)行多巴胺（DA）和重金屬解毒劑2，3-二巰基丁二酸（DMSA）的聚合，得到具有核殼結(jié)構(gòu)的雙功能Fe₃O₄@DA-DMSA磁性納米顆粒（FDDMs）"（圖4）。此外，還研究了制備的磁性納米顆粒對Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的最大吸附容量，經(jīng)過測試可知FDDMs對Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分別為187.62、63.01和49.46 mg?g^-1。模擬和實(shí)際水樣和理論計(jì)算結(jié)果顯示，F(xiàn)DDMs對Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的吸附容量的降序?yàn)镻b²⁺"gt; Cu²⁺gt; Cd²⁺。在吸附-解吸實(shí)驗(yàn)中，吸附劑展現(xiàn)出良好的循環(huán)使用性能。ZHANG等^[38]通過磁性Fe₃O₄納米顆粒作為聚合氯化鋁（PAC）助凝劑，探究了胞內(nèi)與胞外微囊藻毒素的釋放和去除機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，PAC是導(dǎo)致細(xì)胞破裂、胞內(nèi)微囊藻毒素向胞外釋放的重要原因，當(dāng)PAC與納米Fe₃O₄結(jié)合使用時，較低劑量濃度下的PAC依舊能夠保持較高的微囊藻毒素去除效率。此外，研究結(jié)果表明，納米Fe₃O₄會對PAC本身絮凝性能顯著提高這一結(jié)論，在較廣泛的pH閾值范圍內(nèi)依然成立，尤其是在pH為5.0時，微囊藻毒素殘留量僅為單獨(dú)使用PAC作為絮凝劑的7%。

2.3 "傳感器

磁性氧化鐵納米粒子在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，這主要?dú)w功于其獨(dú)特的磁學(xué)特性以及納米尺寸帶來的優(yōu)異性能^[39-40]。它們不僅具有出色的磁響應(yīng)性和穩(wěn)定性，可制造高靈敏度磁傳感器，還可以用于構(gòu)建多模態(tài)腫瘤分子影像探針和生物傳感器，實(shí)現(xiàn)對生物體內(nèi)特定分子的高靈敏度和高選擇性檢測^[41]。這些應(yīng)用在醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品安全等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。PANCHAL等^[42]利用磁性氧化鐵（Fe₃O₄）納米顆粒（IONPs）與金納米顆粒（GNP）的酶活性協(xié)同特性，設(shè)計(jì)了一種由新型多功能磁等離子體納米傳感器（MPnS）和目標(biāo)抗體（MPnS-Ab）組成的檢測平臺，用于現(xiàn)場快速、準(zhǔn)確地檢測大腸桿菌（圖5）。經(jīng)過測試可知，MPnS納米酶的強(qiáng)穩(wěn)定性和優(yōu)越的類過氧化物酶活性，并且功能性MPnS可以大大增強(qiáng)在早期階段對復(fù)雜食物基質(zhì)中細(xì)菌污染物進(jìn)行簡易檢測的能力，這將顯著降低患者住院率和死亡率。HASSAN等^[43]通過富士膠片噴墨DMP-3000打印機(jī)將石墨烯和磁性氧化鐵納米復(fù)合材料沉積在工程自愈聚氨酯基板上，制備了一種新型的具有自愈能力的高拉伸應(yīng)變傳感器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，石墨烯與磁性氧化鐵的最佳摻和比例為1：1。該復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和優(yōu)異的靈敏性能。制備的樣品在10"000次彎曲循環(huán)后，仍保持其100%的應(yīng)變功能，并且在切割傳感器后，其應(yīng)變靈敏度可恢復(fù)到94%。

2.4 "催化劑或催化劑載體

磁性氧化鐵納米粒子作為催化劑，具有高比表面積和大量的活性位點(diǎn)等特點(diǎn)，因此可提高催化反應(yīng)效率和性能^[44-45]。此外，該催化劑在化學(xué)反應(yīng)中能夠有效地分散和固定其他分散劑，防止其團(tuán)聚和失活，從而提高催化反應(yīng)的速率和選擇性。其磁學(xué)性質(zhì)還使其能夠在外加磁場下方便回收和再利用，降低成本和環(huán)境污染^[46]。JIN等^[47]通過溶膠-凝膠法合成了一種由磁性氧化鐵納米顆粒包覆的具有分級結(jié)構(gòu)的二氧化硅殼層的核-殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料。經(jīng)過測試可知，該催化劑在硝基苯和鄰硝基氯苯加氫生成相應(yīng)的苯胺類化合物的反應(yīng)中，表現(xiàn)較優(yōu)的催化活性。此外，在外加磁場的作用下，該催化劑可以快速地從反應(yīng)體系中分離。隨后的循環(huán)使用測試進(jìn)一步證實(shí)了該催化劑具有優(yōu)異的可重復(fù)使用性。SEMERARO等^[48]采用微波輔助法合成了一種基于氧化鋅（ZnO）和氧化鐵（γ-Fe₂O₃）的復(fù)合催化劑，并對其形貌結(jié)構(gòu)和光催化性能等進(jìn)行了研究和討論。研究結(jié)果表明，ZnO/γ-Fe₂O₃復(fù)合催化劑具有顯著的光催化活性，在150 min后，四環(huán)素（TC）降解效率達(dá)到了88.52%。催化劑結(jié)構(gòu)中γ-Fe₂O₃的存在提高了催化劑的表面積和孔容，增強(qiáng)了待分析物在納米結(jié)構(gòu)表面的吸附。此外，ZnO在γ-Fe₂O₃輔助的光催化過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，使TC的降解效率提高20%。

2.5 "吸波

磁性氧化鐵納米粒子由于其特殊的磁學(xué)性質(zhì)，能夠有效地吸收或大幅度減弱電磁波的能量，進(jìn)而減少電磁波的干擾^[49-50]，這種特性使得其在吸波材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。LIU等^[51]通過水熱反應(yīng)、酰胺化反應(yīng)和還原工藝合成了新型高性能吸波材料氧化石墨烯-氧化鐵納米復(fù)合材料（rGO-Fe₃O₄）。經(jīng)過測試可知，F(xiàn)e₃O₄納米顆粒通過酰胺鍵成功地接枝到石墨烯上。當(dāng)氧化石墨烯與Fe₃O₄的質(zhì)量比為2：1（樣品S2）時，吸收材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電磁波吸收性能，在14.4 GHz處最大反射損耗（RL）可達(dá)-48.6 dB，有效吸收帶寬（RLlt;-10 dB）為6.32 GHz （11.68～18.0 GHz）。此外，通過雷達(dá)截面（RCS）仿真計(jì)算對吸收器散射電磁波的能力進(jìn)行了評價，再次證明吸收器S2的吸收性能最優(yōu)。ADEBAYO等^[52]通過簡單的水熱過程和碳化工藝，制備了具有5～7 μm規(guī)則尺寸的磁性Fe₃O₄@C微球。經(jīng)過測試可知，F(xiàn)e₃O₄@C微球具有181.89 m²?g^-1的高比表面積。當(dāng)Fe₃O₄@C微球含量為30 wt%時，復(fù)合材料在厚度為2.0 mm時，在16.89 GHz處的反射損耗達(dá)到最優(yōu)值-47 dB。

3 "總結(jié)和展望

3.1 "總結(jié)

作為一種新型功能納米材料，磁性氧化鐵納米粒子具有生物相容性良好、比表面積大和飽和磁化強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。常見的磁性氧化鐵納米粒子的制備方法主要共沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法、熱分解法、微乳液法、多元醇法和微波化學(xué)法。共沉淀法具有生物安全性高、反應(yīng)快速、粒徑小、分散均勻和宏量制備易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)勢。水熱法制備的磁性氧化鐵納米粒子通常具有較高的結(jié)晶度和純度，且粒子尺寸和形貌可控。溶膠-凝膠法具有反應(yīng)條件溫和、操作簡單、成本低、效率高以及產(chǎn)品純度高等特點(diǎn)，但制備過程相對復(fù)雜，耗時過長。熱分解法制備的磁性氧化鐵納米粒子具有高結(jié)晶度、強(qiáng)磁響應(yīng)性和高分散性等特點(diǎn)。微乳液法具有粒徑和穩(wěn)定性可控、單分散性好、表面功能化等優(yōu)點(diǎn)，同時制備的磁性氧化鐵納米粒子具有良好的生物相容性，適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。多元醇法制備的納米粒子通常具有較高的純度和結(jié)晶度，并且粒徑分布較窄。然而，該方法在反應(yīng)過程中可能產(chǎn)生副產(chǎn)物或雜質(zhì)，需要后續(xù)處理以去除。微波化學(xué)合成法具有反應(yīng)時間短，產(chǎn)量高等優(yōu)勢，但存在原料成本高，無法大規(guī)模生產(chǎn)的局限性。由于磁性氧化鐵納米粒子具有優(yōu)良的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)與量子尺寸效應(yīng)等特性，且具有低毒性、低免疫原性、高生物降解性能和獨(dú)特的磁性能等優(yōu)勢，因此在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境治理、傳感器、催化劑和吸波材料等領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景。

3.2 "展望

在過去10年中，磁性氧化鐵納米粒子的合成與應(yīng)用一直是納米技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。有關(guān)磁性氧化鐵納米粒子的合成和應(yīng)用方面已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。盡管已經(jīng)采用了不同的合成方法，但在工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用過程中還面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，磁性氧化鐵納米粒子存在粒子性質(zhì)不可控、功能單一及生產(chǎn)周期長等缺點(diǎn)，這極大限制了其商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。對此，我們對磁性氧化鐵納米粒子未來的發(fā)展趨勢和方向進(jìn)行了展望，主要包括：

1）精確控制粒子性質(zhì)。開發(fā)更加精細(xì)的合成方法，實(shí)現(xiàn)對納米粒子尺寸、形態(tài)、表面性質(zhì)和磁性的精確控制，以滿足不同應(yīng)用的需求。

2）多功能化設(shè)計(jì)。通過表面修飾或復(fù)合其他材料，賦予磁性氧化鐵納米粒子更多的功能，如光熱轉(zhuǎn)換、pH響應(yīng)等，拓寬其應(yīng)用范圍。

3）規(guī)?；a(chǎn)與應(yīng)用。研究高效的合成方法和工藝流程，實(shí)現(xiàn)磁性氧化鐵納米粒子的規(guī)?；a(chǎn)。

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Research Progress in Preparation and Application of Magnetic Iron

Oxide Nanoparticles

YU Deshui

（Angang Group Aluminium Powder， Anshan Liaoning 114225，"China）

Abstract： Magnetic iron oxide nanoparticles have broad application prospects in many fields due to their unique magnetic and surface chemical properties. In this paper， the preparation methods and application fields of magnetic iron oxide nanoparticles are reviewed. Firstly， the basic properties of magnetic iron oxide nanomaterials are introduced. Then， the preparation methods of magnetic iron oxide nanomaterials are discussed in detail， including co-precipitation method， hydrothermal method， sol-gel method， thermal decomposition method， microemulsion method and polyol method. The advantages and disadvantages of each preparation method are briefly described. Then， the applications of magnetic iron oxide nanomaterials in various fields， such as biomedicine， environmental governance， electronic devices， etc.， are discussed. Finally， the problems existing in the preparation and application of magnetic iron oxide nanomaterials are analyzed. Based on this， the future development trend and direction are prospected， including the development of more precise synthesis methods. By surface modification or compounding other materials， magnetic iron oxide nanoparticles are endowed with more functions; optimize the preparation process， shorten the preparation cycle， and realize the large-scale production of magnetic iron oxide nanoparticles.

Key words： Magnetic iron oxide nanoparticles; Preparation method; Application;"Prospect