磁性Fe₃O₄纳米粒子是一类新颖的功能材料,具有广阔的应用前景。其粒径小,比表面积大,且具有优良的磁性能,故与SiO₂、TiO₂等无磁性的纳米粒子相比,更容易团聚。因而Fe₃O₄纳米粒子的表面改性成为人们面临的研究课题。表面改性是指用物理、化学方法对粒子表面进行处理,有目的地改变粒子表面的物理化学性质,如表面化学结构、表面疏水性、化学吸附和反应特性等。根据纳米Fe₃O₄粒子表面的特点,通常在粒子表面包覆一层无机或有机物,主要是为了提高其抗氧化性、生物相容性及在使用溶剂中的分散稳定性等。此外,也可以根据使用要求,通过表面改性赋予Fe₃O₄粒子表面不同的反应性功能基团（如-COOH、-NH₂、-OH等）,从而使其适用于生物医药体系。本论文的主要内容有:1、表面羧基官能化聚苯乙烯磁性纳米微球的制备及其影响因素本文中我们采用无皂细乳液法制备高磁含量的表面羧基官能化聚苯乙烯磁性纳米微球。我们将单体苯乙烯增溶到水基磁流体的疏水双分子层中,然后与Fe₃O₄表面的可反应型表面活性剂十一烯酸钠聚合,得到的聚苯乙烯磁性纳米微球磁含量高达29.78 emu/g,表面羧基含量高达0.5594 mmol/g,与BSA的结合量可达196.2 mg BSA/g,几乎达到饱和吸附。重点讨论了KPS和BPO两种不同类型的引发剂对体系的影响,并深入探讨了这两种不同类型的引发剂存在下两个截然不同的反应机理。这种方法不仅简化了反应,很好解决了苯乙烯与磁粉的相容性问题,并且得到的产物磁含量高,粒径均一,表面羧基丰富。此外,BPO引发得到的聚苯乙烯磁性纳米微球具有偏心结构,是制备各向异性结构的构筑单元。2、表面胺基官能化且具有热响应性的磁性纳米颗粒及单晶中空纳米结构的制备及其影响因素通过简单的一步合成的方法我们选择性合成了在水中分散良好、表面胺基官能化并且具有多响应性的“智能型”Fe₃O₄纳米颗粒和单晶的中空结构。Fe₃O₄纳米颗粒在水中良好的分散性是通过采用在其表面接枝聚醚胺的方法实现的。聚醚胺的存在使Fe₃O₄纳米颗粒具有显著的热响应性。此外,聚醚胺在纳米颗粒组装成中空结构的过程中发挥了很重要的作用。用这种方法制备得到的胺基官能化的磁性纳米结构磁响应性高,且其表面修饰胺基后可以与特异性吸附的分子相结合,从而应用于靶向药物释放。纳米颗粒表面大量的胺基使其在水溶液中保持胶体稳定性,并且在大约人体正常体温37℃下具有明显的热稳定性,随着温度的变化而表现出有趣的界面行为,它可以吸附在油水界面上,从而应用于稳定Pickering乳液。3、从单一铁源一步合成单晶的磁性中空微球本文通过在单一铁源[Fe（urea）₆]Cl₃且无添加剂的情况下,采用198℃溶剂热法成功制备了具有高比表面的Fe₃O₄中空球。尿素铁[Fe（urea）₆]Cl₃以铁原子为中心,周围是尿素配体,其结构与目前广泛应用的化肥[Fe（urea）₆]（NO₃）₃类似。用尿素铁[Fe（urea）₆]Cl₃作为单一铁源的溶剂热合成法是制备具有可控形貌的磁性中空球的一种非常有效的方法。实验结果表明,尿素铁[Fe（urea）₆]Cl₃的浓度对产物的形貌具有很大的影响。我们研究了Fe₃O₄中空球的铁磁性行为,并且根据现有的实验结果探讨了其可能的反应机理。其形成机理包括Fe₃O₄类似纺锤体片状结构的生成及其取向聚集形成中空球。这种随时间发生的形貌转变是取向聚集和奥氏熟化协同作用的结果。此外,实验结果表明,尿素铁[Fe（urea）₆]Cl₃的浓度对于控制合成Fe₃O₄中空磁性纳米微球具有非常重要的作用。磁性纳米中空结构的中空性质使其在生物或者医药领域具有潜在应用。4、低pH值下Fe₃O₄纳米颗粒一步无模板法自组装成Fe₃O₄纳米片本文中我们成功的实现了室温下磁性纳米颗粒在聚合物溶液中于低pH值下自组装形成二维磁性纳米结构。在这个自组装的过程中,我们只需要把磁性纳米颗粒分散体系的pH值从中性调节到酸性,磁性纳米颗粒就自发组装成Fe₃O₄纳米片。磁性纳米颗粒分散体系pH值的调节是制备Fe₃O₄纳米片的关键。取向自组装过程包括各向异性偶极相互作用力、静电相互作用力和各向同性范德华力间的相互作用。这种方法最大的优点在于其无模板性,从而可以实现下一步的直接应用。