溶剂热法[ ]是指在密封的压力容器（如高压釜）中加入水或其它溶剂作为反应介质，通过加热在反应容器内创造一个高温高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质能够在溶解后发生反应并重结晶，再分离和热处理重结晶产物得到纳米粒子。 该法的优点在于合成的纳米晶体晶粒发育完整，磁性较好，粒度分布均匀；其缺点是反应需在高温高压下进行，因此对设备要求也较为严格，生产成本相对较高，并且实现难以大批量生产。

四氧化三铁的晶体结构为反尖晶石结构，尖晶石铁氧体的化学分子式通式为M2+Fe23+O4[ ]，即Fe3O4晶体结构中既有三价铁原子，又有二价铁原子。溶剂热法制备Fe3O4磁性纳米粒子，以FeCl3.6H2O为前驱体，提供铁源。一些极性无机物（包含氯化物）易溶解在HOC2H4OH (乙二醇,EG,极性溶剂）中，形成稳定的溶液；高温环境下，HOC2H4OH分子内发生脱水反应生成的具有还原性的乙醛，能将部分溶液中的Fe3+还原成为Fe2+；同时，HOC2H4OH分子间会发生聚合形成PEG（聚乙二醇），这样可有效降低粒子团聚的可能性[ ]。总的来说，作为溶剂的HOC2H4OH，也是还原剂。Ting Fan等人[ ]提出醋酸钠在反应中作为配体并在反应初期经历一个中间络合阶段，整个过程的反应式（200 ℃）如下：

2Fe3+ + Ac  + 5H2O → Fe2O(Ac)(OH)3.H2O + 5H+                （反应式2.1）

Fe2O(Ac)(OH)3·H2O → 2FeOOH + HAc + H2O                    (反应式2.2)

4Fe2O(Ac)(OH)3·H2O + 3C2H6O2 → 8Fe + 3C2H2O4 + 4HAc + 14H2O  (反应式2.3)

4Fe2O(Ac)(OH)3·H2O + C2H6O2 → 8Fe(OH)2 + C2H2O4 + 4HAc + 2H2O(反应式2.4)

2FeOOH → Fe2O3 + H2O                                      (反应式2.5)

4Fe2O3 + Fe → 3Fe3O4                                        (反应式2.6)

2FeOOH + 8Fe(OH)2 → Fe3O4 + 2H2O                           (反应式2.7)

上述反应生成Fe3O4片层结构后,由于片层表面能趋于最小化,从而卷曲形成比表面积最小的球形。整个反应过程如图2.2所示：

图2.1 以氯化高铁为铁源制得四氧化三铁纳米球机理简图

2.2  方案设计

2.2.1  实验试剂与仪器

表2.1 实验试剂一览表

药品名称 分子式 平均相对分子量 生产厂家 纯度

六水氯化高铁 FeCl3·6H2O 270.29 国药集团化学试剂有限公司 分析纯

无水醋酸钠 C2H3NaO2 82.03 上海凌峰化学试剂有限公司 分析纯

乙二醇 C2H6O2 62.07 上海试四赫维化工有限公司 化学纯

聚乙二醇 (OCH2CH2O)n