磁性纳米四氧化三铁具有独特的物理化学性质,在许多方面四氧化三铁都有着广泛的应用,如可做:磁记录材料、磁流体材料、吸波材料、催化剂、颜料,而且在生物医学领域也有着很好的应用前景。四氧化三铁的性质在很大程度上受粒子尺寸和形貌的影响,因此对四氧化三铁尺寸和形貌的研究具有非常重要的意义。目前尽管有很多关于四氧化三铁尺寸和形貌的研究,但是还存在成本高、工艺复杂,所得产物团聚严重,颗粒均匀性差等问题,而且对四氧化三铁形貌控制机理的研究也不够深入。本文采用空气氧化法和水热合成法制备出了不同粒径和形貌的四氧化三铁,探讨了影响其粒径和形貌的因素,该研究可为四氧化三铁的应用提供理论基础。本文的主要内容包括:(1)可控粒径纳米四氧化三铁的制备及性能研究采用空气氧化法,对比研究了羟基化合物(乙醇、乙二醇、PEG-600)羧基化合物(草酸钠、柠檬酸钠、EDTA)对四氧化三铁的影响。发现:随着羟基(羧基)数目的增多,得到纳米四氧化三铁的粒径减小;以乙醇做添加剂时,当乙醇与水的体积比在0—1:2范围内,随乙醇量的增多,所得四氧化三铁的粒径越小;以不同羧基化合物做添加剂时,羧基数目的增多有利于四氧化三铁分散性的提高,而EDTA浓度的增大有利于四氧化三铁的分散性的改善。EDTA和乙醇共同添加对四氧化三铁粒径和分散性的影响要高于单一添加的体系。EDTA和乙醇共同作用时可得到分散性较好,粒径为11.10 nm的均匀纳米四氧化三铁。通过对不同粒径纳米四氧化三铁的性能分析发现:随着粒径的减小,四氧化三铁的表面积增加,饱和磁化强度减小,矫顽力增加,粒径在48.66—25.12 nm范围时均呈现铁磁性特征;而由EDTA和乙醇共同添加得到的粒径为11.10 nm的样品呈超顺磁性,具有较好的分散性。(2)可控形貌四氧化三铁的制备及磁性能测定分别以三氯化铁、硫酸亚铁、铁氰化钾为铁源采用水热合成的方法制备出了球状、棒状、片状、八面体、杨桃状、立方体等多种不同形貌的四氧化三铁。考察了辅助添加剂(聚乙二醇、乙二醇)、氢氧化钠、反应温度、反应时间对四氧化三铁结构及形貌的影响。研究结果表明:以三氯化铁为原料时,随聚乙二醇的增加,四氧化三铁的形貌发生从球形到棒状的变化;采用硫酸亚铁作为铁源时,通过调控氢氧化钠量的变化,四氧化三铁由球形逐渐长成不规则的片状,通过加入乙二醇得到了片状形貌的四氧化三铁,通过反应温度的提高和时间的延长,片状四氧化三铁会继续生长,进一步长成了八面体结构;采用铁氰化钾为铁源制备四氧化三铁时,通过调节氢氧化钠的量发现,氢氧化钠越多,越利于八面体四氧化三铁的生成,同时氢氧化钠越多,粒径越大,随乙二醇的增加,四氧化三铁形貌从杨桃状,逐渐成长为八面体、立方体;通过提高反应温度和延长反应时间,可得到形状规则的立方体状的四氧化三铁。通过对不同形貌的四氧化三铁表征发现,棒状、片状、八面体、立方状四氧化三铁均呈铁磁性行为,但其磁参数存在差异。其中立方状四氧化三铁饱和磁化强度达到102.23 emu/g,具有较高的磁特性。