快速混合模式下IONPs的室温共沉淀形成过程研究

共沉淀法由于具有成本低、环境友好等优点，是合成氧化铁纳米颗粒（IONPs）最常用的方法。近年来有些研究表明IONPs 的共沉淀形成是通过初级粒子间的聚集进行的。然而，对于IONPs在快速混合模式下的室温共沉淀形成过程仍然缺少系统的研究。本文采用特别设计的气/液混合相流体反应器，在不使用包覆材料的情况下，系统研究了反应时间、反应pH、Fe离子价态等因素在快速混合模式下对IONPs室温共沉淀形成过程的影响。研究发现，pH＞10时反应在~ 3 s内便迅形成小纳米颗粒的聚集体，随着反应时间的延长，小纳米颗粒逐渐融合生长形成大的Fe₃O₄纳米颗粒。反应pH从~ 2.5逐渐增加到~ 9.5也观察到了类似的生长方式，pH 达到9.5时~ 8.1 nm的Fe₃O₄纳米颗粒已经完全形成，并且有少量结晶较差的中间相水铁矿、β-FeOOH和α-FeOOH形成。当只有Fe³⁺离子参与反应时，反应主要形成结晶、磁性均较差的水铁矿纳米颗粒的团聚体；当只有Fe²⁺离子参与反应时，首先形成具有片状结构的绿锈，随着Fe²⁺离子的部分氧化在绿锈表面逐渐生成球形的Fe₃O₄纳米颗粒。对反应条件特别是反应pH的调控结果表明，本文所设计的合成方法能够有效减少中间晶相的形成。

该工作“The Coprecipitation Formation Study of Iron Oxide Nanoparticles with the Assist of a Gas/Liquid Mixed Phase Fluidic Reactor”目前已被《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》接收并在线发表：https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.129107