无表面活性剂条件下大规模可控制备单分散Fe3O4

来源：中国科学材料

Fe3O4微球被广泛应用于生物医药、催化和环境工程领域。理解Fe3O4微球的化学动力学过程并发展一种通用的、无表面活性剂的大规模合成Fe3O4微球的方法成为当前的迫切需求。

近日，北京大学侯仰龙教授课题组在Science China Materials上发表研究论文，提出了一种简单的无表面活性剂的方法用于大规模合成Fe3O4微球，以氯化铁和乙酸钠为原料，通过调节溶液中Fe3+/COO−的比例，合成了直径为107到450 nm的Fe3O4微球（见图1）。

图1 不同 Fe3+/COO− 比例（1/4.4, 1/6.6, 1/8.8, 1/17.6, 1/35.2, 1/70.4）的Fe3O4微球。(a–f) TEM图像及粒径分布；(g–l) SEM图像。微球的尺寸：(a, g) 107 nm； (b, h) 160 nm； (c, i) 182 nm； (d, j) 234 nm； (e, k) 352 nm； (f, l) 450 nm。

研究表明，反应物通过氧化还原反应、沉淀溶解平衡和配位过程形成最终反应产物（见图2）。其中，二羧基基团和铁离子的配位促进了Fe3O4微球的形成。

图2 Fe3O4微球的形成机理。

本文不仅提供了一种在大规模合成反应过程中调控产物尺寸的方法，而且详细研究了在无表面活性剂条件下合成Fe3O4微球过程中醇起到的特殊作用。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2019, doi: 10.1007/s40843-019-9466-x。