规整氧化铁微纳米粒子的可控制备与性能研究(2)

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1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德•费因曼教授发表了一个叫做“There’s Plenty of Room at the Bottom”演讲[1]，在该演讲中，理查德·费因曼教授预言到或许有一天人类可以制造出相对小的机器，使其来制造更小的机器，最后人类可以通过自己的意愿逐个排列原子来制造产品，可以说这是当时对纳米科技的最早幻想，同时这个演讲也可以被看作是纳米科技的起源。

随着纳米科技飞速般发展，纳米科技对人类生活、对社会发展、经济发达产生了重大影响，而纳米材料造成的科技进步尤为重要。纳米材料因其特殊的界面结构，其特殊的物理和化学性质相比其它普通材料有着更加广泛的用途，其特殊的性质能在医疗、电子、生物工程等现代热门领域大展拳脚。其中，纳米半导体氧化物特别受到研究者的关注，其既有纳米材料的特性，又有半导体的特殊性质对现在的传统材料可以说是一次颠覆。[2]

1.2 氧化铁文献综述

1.3 纳米氧化铁的制备

使用不同方法来制备纳米材料，其样品的形貌与性质也截然不同。因而，使用不同的制备方法来控制纳米材料样品的形貌、纳米颗粒分布及材料性能是研究者们的重点。现如今对纳米材料的合成已研究出多种制备方法，一般来说，纳米材料可通过其物相态为三种制备方法，即：气相法、固相法和液相法。气相法主要包括：物理气相沉积和化学气相沉积和。固相法则比较传统，根据其加工方法可以分为机械粉碎和固相反应。而液相法比起前两种方法种类相对较多，并且主要适用于制备氧化物纳米材料，更易于控制制备样品的形貌与性能。这里主要叙述几种液相法：水热法(溶剂热法)、化学沉淀法、溶胶-凝胶法。[11]

水热法（溶剂热法）：指在特制密闭反应器（一般为水热高压釜）中以水或其他有机溶剂等流体作为反应物质，通过对反应体系进行加热而产生高压，使原本难溶或不溶的反应物质溶解并重结晶，经过固液分离和烘干、干燥等操作得到样品的一种方法。采用水热法可以克服某些由于高温制备下不可避免的硬团聚等，其样品具有粉末细(纳米级)、高纯度、分散性好、均匀、无团聚、形貌可控和利于环境净化等特点。在制备氧化铁方面，水热法多以氯化铁、硝酸铁、硫酸铁等铁盐为原料，在某种稳定剂存在下，使用碱性溶剂调节pH，将溶液混合均匀后倒入反应釜，再放入烘箱加热，在要求温度下反应一段时间，反应完后取出待其自然冷却，出釜后经过离心等后续处理即得到样品。

化学沉淀法：在可溶性盐溶液中加入能使其沉淀的沉淀剂，形成的沉淀物经过过滤、离心、洗涤、干燥等处理便能得到所需的样品。制备氧化铁方面，一般以氯化铁、硫酸铁、硝酸铁等为铁源，加入碱性溶液（如氨水等）使其沉淀，产生氢氧化铁或其它水合产物，通过将产物煅烧或烘干等方法进行脱水处理，即可得到要求的氧化铁。相对其它制备方法，化学沉淀法可能是最简易、有效和经济的制备方法，但对其沉积机理的未知，对样品的形貌控制还值得商榷。

溶胶-凝胶法：将易水解的金属化合物(无机盐或金属盐)加入某种特定溶剂，溶质与水发生水解反应，并伴随缩聚反应形成凝胶，将凝胶进行烘干或煅烧等处理后即得到样品。制备氧化铁方面，一般以硝酸铁、氯化铁、硫酸铁等铁盐作为铁源。Hunan Liang 等[12]以纤维素纳米晶体（CNC）作为模板合成介孔α-Fe2O3，并研究了样品的光合作用及其光催化性能。通过溶胶-凝胶法制备的氧化铁纯度高且粒径均匀，但其成本较高且纳米粒子不稳定容易团聚，因而适用范围不广。