Fe₃O₄磁性微球制備技術的研究進展

杜逸純 劉治華 孫維凱

1 概述

磁性微球（Magnetic Microspheres）是納米材料研究的一個重要的研究方向，其直徑通常在10～100nm之間，在室溫下具有超順磁性，通過外加磁場即可將微球與液相快速的分離開來，能夠實現重復使用。由于其具有較為優異的磁響應性、生物相容性及化學穩定性，因此在醫學、藥學[1]、催化化學[2]、分離純化[3]及廢水處理[4，5]等領域具有較為廣闊的應用前景。隨著研究人員的不斷深入研究，其在醫學及藥學領域的應用潛力也在不斷被挖掘，目前，已在核磁共振成像造影劑[6]、細胞標記[7]、腫瘤磁熱療[8]、藥物控釋[9]及蛋白分離[10]等方面得到了應用。磁性微球主要可以分為有機磁性微球和無機磁性微球2種。有機磁性微球是一種由金屬有機絡合物所構成的高分子納米復合材料。無機磁性微球有很多的種類，常見的有二氧化鉻（CrO2）、鐵氧體（CoFe2O4）、金屬單質〔鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）〕、氮化鐵（Fe4N）和氧化鐵（Fe3O4、γ—Fe2O3）等[11]，其中以Fe3O4磁性微球最為常用。與有機磁性微球相比，無機磁性微球具有許多優勢，因此，研究人員對無機磁性微球進行了深入的研究，開發出了許多種制備的方法。磁性微球可控合成的關鍵在于控制晶體的成核及生長過程，以此來調控磁性微球的形貌、尺寸、表面性質、粒徑分布及帶隙等。由于在實際應用中使用最多的磁性微球是Fe3O4磁性微球，所以本文主要對Fe3O4磁性微球進行介紹。目前，Fe3O4磁性微球主要通過共沉淀法、溶膠—凝膠法、水熱法、高溫熱分解法和微乳液法這5種方法進行制備。本文介紹了Fe3O4磁性微球的5種主要的制備方法，并回顧了近年來Fe3O4磁性微球的研究進展，分析了不同制備方法的優缺點，指出了目前Fe3O4磁性微球仍存在的一些問題，并展望了其未來的發展方向。……