Page 52 - 《精细化工）》2023年第10期

·2130· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

沉淀法在不添加任何模板剂的条件下，可短时 的生长惯态是立方体和八面体 [69] 。因此，在溶液中
间内制备出磁性纳米片，具有操作简单、条件温和、 直接制备出纳米片是很困难的，这主要是由于二维
原料来源广等优点。为大批量、规模化制备磁性纳 各向异性生长没有内在的驱动力，通常得到各向同
米片提供了新的可能，是工业化制备的最佳选项。 性的球形结构产物 [15] 。但纳米晶体的最终形状也由
但是由于成核及生长不可控，因而容易导致粒径分 后续生长阶段通过外部因素的微妙调控所决定 [70] 。
布不均匀，形貌控制难、分散性差、容易团聚等问 通过改变反应条件和实验流程可以改变纳米颗粒的
题，因而还存在一定的优化空间。 生长动力学状态，从而能得到包括片状结构等不同

形貌的 Fe 3 O 4 纳米颗粒。针对独特结构的 Fe 3 O 4 磁性
纳米片，改变原料种类及配比、反应温度等因素可
以实现对磁性纳米片的形貌、尺寸的精准调控。
2.1 晶面调控与形状演化
具有多晶面的多面体结构是形成立方对称纳米
颗粒的基本单元 [71] 。如图 8a 所示，多晶面的形成发
生在粒子生长的最初阶段，主要由低指数(111)、(100)

图 6 沉淀法制备磁性纳米片示意图 [49] 和(110)晶面组成 [21] 。在多面纳米晶体的生长和演化
Fig. 6 Schematic diagram of magnetic nanosheets synthesized 机制中，晶面上的生长决定了最终产品的表面曝光
by precipitation method [49] 特征，能量较高的晶面生长较快，趋于消失，从而

1.6 其他方法 形成以低能量晶面为界的纳米晶体 [25] 。通过表面
除了上述几种常见的方法外，还有个别文献报 活性剂等选择性地黏附在特定的晶面上，吸附的配
道了关于磁性纳米片的其他合成方法 [52-59] 。如 SUN 体可以改变不同晶面的生长动力学和表面能，并沿
等 [54] 以三嵌段共聚物胶束为结构导向剂，采用软模 此方向减缓其生长速度，最终导致低对称性纳米结
板法制备出 Fe 3 O 4 纳米片。WANG 等 [55] 在没有铁盐 构的各向异性生长 [72] 。ZHOU 等 [21] 报道了一种通过
作为前驱体或表面活性剂的条件下，通过阳极氧化 NaOL 调节 FeOL 前驱体分解过程中的成核和生长
和低温水辅助结晶工艺，制备了单晶 Fe 3 O 4 纳米片。 过程，构造出具有各种形状和表面结构的 Fe 3 O 4 纳
HU 等 [56] 在弱磁场的辅助下合成了六方 Fe 3 O 4 纳米 米颗粒并探究其作用机理。作为反应调控剂，NaOL
片。WANG 等 [57] 采用封闭层间受限生长的方法，合 的选择性吸附限制了(111)晶面生长，通过改变溶剂
成了厚度约为 1 nm 的超薄 Fe 3 O 4 纳米片，见图 7。 以及 NaOL/FeOL 物质的量比，成功合成了具有不同
形状和表面的磁性纳米结构（图 8b）。

图 7 层间受限生长制备磁性纳米片示意图 [57]
Fig. 7 Schematic diagram of magnetic nanosheets synthesized
by confined interlayer growth [57]

由于被限制在层状硅酸盐模板（RUB-15）的
1.4 nm 层间间距内，超薄 Fe 3 O 4 纳米片具有高的原
子暴露比单层。但是，这些方法的制备过程多数比
图 8 多面体结构的生长与演化（a）；不同形状和表面的磁
较繁琐，操作比较复杂，反应效率及产率低，因而 [21]
性纳米结构（b）
不适合工业规模化生产。 Fig. 8 Growth and evolution of polyhedron structures (a);
Magnetic nanostructures with different shapes and
2 磁性纳米片的性能调控 surfaces (b) [21]

从晶体学的角度来看，Fe 3 O 4 具有氧离子形成面 改变反应调控剂的物质的量比可以调控制备产
心立方反尖晶石结构，不同晶体面的表面能（γ）遵 物所暴露的晶面，实现从球体、平板、截断八面体、
循 γ(111)<γ(100)<γ(110)的关系。根据表面能最小化 四面体的形貌演化。这说明反应调控剂能调节 Fe 3 O 4
原理，当纳米晶体在平衡条件下形成时，其最终形 (111)晶面的表面能，这可能是调控剂离子配体与铁
状由表面能的相对顺序决定，导致 Fe 3 O 4 纳米颗粒 离子在平面上的选择性结合的结果。更换溶剂并进