[0001] 本发明涉及四氧化三铁制备技术领域，具体涉及一种四氧化三铁的水热合成方法。

[0002] Fe3O4是一种面心立方结构的氧化物，具有优异的磁性能，以其超顺磁性、尺寸依赖的磁性特性、化学稳定性、生物相容性、易于分离和回收、环境友好性、低成本和高催化活性等特点而受到关注。此外，Fe3O4还具有良好的热稳定性和化学稳定性，使其在各种环境下都能保持性能。这些特性使Fe3O4在能源存储、催化、环境治理、生物医学成像和药物输送等多个领域展现出广泛的应用潜力，是一种具有高性价比和环境可持续性的材料。

[0003] 近期研究显示，微纳米Fe3O4的制备技术已经发展出多种方法，包括共沉淀、氧化沉淀、还原沉淀、交流电沉淀、络合物分解、水热合成、水解、微乳液法、固相合成、超声波辅助合成、热解以及水溶液吸附分散技术等。然而，这些方法普遍存在一些挑战，例如复杂的工艺流程、难以精确控制的多步骤反应、产品重复性等问题。这些问题不仅增加了生产成本，也限制了纳米Fe3O4在磁性墨水、电子和生物传感器材料、高密度磁性存储介质以及生物医药等领域的广泛应用。因此，急需寻求一种工艺更简单的方法制备Fe3O4纳米材料。

[0023] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：实施例1：一种四氧化三铁的水热合成方法，以七水合硫酸亚铁为铁源，三乙醇胺为络合剂，超纯水为溶液环境，所述七水合硫酸亚铁、三乙醇胺和超纯水的重量比为1：2：
50，100℃反应12h，待反应完成后，采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇洗涤，再在真空条件下干燥，其中，所述干燥的温度为60℃，干燥的时间为25h，所得产物为四氧化三铁。

[0024] 实施例2：一种四氧化三铁的水热合成方法，以七水合硫酸亚铁为铁源，三乙醇胺为络合剂，超纯水为溶液环境，所述七水合硫酸亚铁、三乙醇胺和超纯水的重量比为1.5：12：50，210℃反应13h，待反应完成后，采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇洗涤，再在真空条件下干燥，其中，所述干燥的温度为65℃，干燥的时间为26h，所得产物为四氧化三铁。

[0025] 实施例3：一种四氧化三铁的水热合成方法，以七水合硫酸亚铁为铁源，三乙醇胺为络合剂，超纯水为溶液环境，所述七水合硫酸亚铁、三乙醇胺和超纯水的重量比为1.2：5：50，110℃反应15h，待反应完成后，采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇洗涤，再在真空条件下干燥，其中，所述干燥的温度为70℃，干燥的时间为28h，所得产物为四氧化三铁。

[0026] 实施例4：一种四氧化三铁的水热合成方法，以七水合硫酸亚铁为铁源，三乙醇胺为络合剂，超纯水为溶液环境，所述七水合硫酸亚铁、三乙醇胺和超纯水的重量比为1.3：6：50，130℃反应48h，待反应完成后，采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇洗涤，再在真空条件下干燥，其中，所述干燥的温度为80℃，干燥的时间为30h，所得产物为四氧化三铁。

[0027] 实施例5：一种四氧化三铁的水热合成方法，以七水合硫酸亚铁为铁源，三乙醇胺为络合剂，超纯水为溶液环境，所述七水合硫酸亚铁、三乙醇胺和超纯水的重量比为1.2：7：50，150℃反应72h，待反应完成后，采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇洗涤，再在真空条件下干燥，其中，所述干燥的温度为75℃，干燥的时间为40h，所得产物为四氧化三铁。

[0028] 实施例6：一种四氧化三铁的水热合成方法，以七水合硫酸亚铁为铁源，三乙醇胺为络合剂，超纯水为溶液环境，所述七水合硫酸亚铁、三乙醇胺和超纯水的重量比为1.5：6.5：50，190℃反应78h，待反应完成后，采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇洗涤，再在真空条件下干燥，其中，所述干燥的温度为90℃，干燥的时间为32h，所得产物为四氧化三铁。

[0029] 以下通过实验说明本发明的有益效果：实验例1：
本实验例1的合成方法如下：
a、将0.722 g FeSO4·7H2O溶解于15 mL纯净水中，磁力搅拌5～10 min；
2+
b、将3.36 g TEA溶于10mL纯净水中并滴加到上述Fe 水溶液中，继续搅拌5～10 min；
c、将上述绿色透明溶液转移至水热合成反应釜中，在180℃下反应12h；
d、采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇进行洗涤；
e、在真空条件下，干燥温度为60℃，干燥24h，得到粉末。

[0030] 实验例2：本实验例的合成方法如下：
a、将0.722g FeSO4·7H2O溶解于15 mL纯净水中，磁力搅拌5～10 min；
2+
b、将3.36g TEA溶于10mL纯净水中并滴加到上述Fe 水溶液中，继续搅拌5～10 min；
c、将上述绿色透明溶液转移至水热合成反应釜中，在120℃下反应72h；
d、采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇进行洗涤；
e、在真空条件下，干燥温度为60℃，干燥24h，得到粉末。

[0031] 实验例3：本实验例的合成方法如下：
a、将0.722 g FeSO4·7H2O溶解于15 mL纯净水中，磁力搅拌5～10 min；
2+
b、将1.12 g TEA溶于10 mL纯净水中并滴加到上述Fe 水溶液中，继续搅拌5～10 min；
c、将上述绿色透明溶液转移至水热合成反应釜中，在200℃下反应12h；
d、采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇进行洗涤；
e、在真空条件下，干燥温度为60℃，干燥24h，得到粉末。

[0032] 实验例4：本实验例的合成方法如下：
a、将0.722 g FeSO4·7H2O溶解于15 mL纯净水中，磁力搅拌5～10 min；
2+
b、将2.24 g TEA溶于10mL纯净水中并滴加到上述Fe 水溶液中，继续搅拌5～10 min；c、将上述绿色透明溶液转移至水热合成反应釜中，在200℃下反应12h；
d、采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇进行洗涤；
e、在真空条件下，干燥温度为60℃，干燥24h，得到粉末。

[0033] 实验例5：本实验例的合成方法如下：
a、将0.722 g FeSO4·7H2O溶解于15 mL纯净水中，磁力搅拌5～10 min；
2+
b、将3.36 g TEA溶于10mL纯净水中并滴加到上述Fe 水溶液中，继续搅拌5～10 min；c、将上述绿色透明溶液转移至水热合成反应釜中，在200℃下反应12h；
d、采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇进行洗涤；
e、在真空条件下，干燥温度为60℃，干燥24h，得到粉末。

[0034] 实验例6：本实验例的合成方法如下：
a、将0.722 g FeSO4·7H2O溶解于15 mL纯净水中，磁力搅拌5～10 min；
2+
b、将4.48 g TEA溶于10mL纯净水中并滴加到上述Fe 水溶液中，继续搅拌5～10 min；c、将上述绿色透明溶液转移至水热合成反应釜中，在200℃下反应12h；
d、采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇进行洗涤。

[0035] e、在真空条件下，干燥温度为60℃，干燥24h，得到粉末。

[0036] 实验例7：本实验例的合成方法如下：
a、将0.722g FeSO4·7H2O溶解于15mL纯净水中，磁力搅拌5～10 min；
2+
b、将5.60 g TEA溶于10mL纯净水中并滴加到上述Fe 水溶液中，继续搅拌5～10 min；c、将上述绿色透明溶液转移至水热合成反应釜中，在200℃下反应12h；
d、采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇进行洗涤；
e、在真空条件下，干燥温度为60℃，干燥24h，得到粉末。

[0037] 对比例1：本对比例的合成方法如下：
a、将0.722 g FeSO4·7H2O溶解于15mL纯净水中，磁力搅拌5～10 min；
2+
b、将3.36 g TEA溶于10mL纯净水中并滴加到上述Fe 水溶液中，继续搅拌5～10 min；
c、将上述绿色透明溶液转移至水热合成反应釜中，在120℃下反应1h；
d、采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇进行洗涤；
e、在真空条件下，干燥温度为60℃，干燥24h，得到粉末。

[0038] 对比例2：本对比例的合成方法如下：
a、将0.722 g FeSO4·7H2O溶解于15mL纯净水中，磁力搅拌5～10 min；
2+
b、将3.36 g TEA溶于10mL纯净水中并滴加到上述Fe 水溶液中，继续搅拌5～10 min；c、将上述绿色透明溶液转移至水热合成反应釜中，在120℃下反应12h；
d、采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇进行洗涤；
e、在真空条件下，干燥温度为60℃，干燥24h，得到粉末。

[0039] 对比例3：本对比例的合成方法如下：
a、将0.722 g FeSO4·7H2O溶解于15mL纯净水中，磁力搅拌5～10 min；
2+
b、将3.36 g TEA溶于10mL纯净水中并滴加到上述Fe 水溶液中，继续搅拌5～10 min；c、将上述绿色透明溶液转移至水热合成反应釜中，在140℃下反应12h；
d、采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇进行洗涤；
e、在真空条件下，干燥温度为60℃，干燥24h，得到粉末。

[0040] 对比例4：本对比例的合成方法如下：
a、将0.722 g FeSO4·7H2O溶解于15mL纯净水中，磁力搅拌5～10 min；
b、将上述绿色透明溶液转移至水热合成反应釜中，在200℃下反应12h；
c、采用磁分离的方式收集固体，并用纯净水和无水乙醇进行洗涤；
d、在真空条件下，干燥温度为60℃，干燥24h，得到粉末。

[0041] 实验结果：对上述实验例1‑7，以及对比例1‑4进行分析，不难发现以下结论：
1、将图1、5与图9、10比较，当反应时间均为12h时，反应温度大于160℃的XRD图杂峰越少，所对应Fe3O4标准峰全部出现，并且峰高且尖锐，样品结晶度好，表明了样品是纯净的Fe3O4。

[0042] 2、将图2与图8、9比较，当反应温度均为120℃时，反应时间大于72h的XRD图杂峰越少，所对应Fe3O4标准峰全部出现，并且峰高且尖锐，样品结晶度好，表明了样品是纯净的Fe3O4。

[0043] 3、将图3、4、5、6、7与图11比较，图11所显示的衍射峰均不是Fe3O4标准峰，表明对比例4不含有Fe3O4，因此只有TEA参与反应，才会有Fe3O4的产生。

[0044] 注：对于上述附图1‑11，每张附图给出了立方晶系磁铁矿Fe3O4物相的粉末衍射标准联合委员会（JCPDS）提供的标准卡，可以通过比对产物的XRD衍射峰与JCPDS中Fe3O4的标准卡，确定产物是否为纯净相、结构单一的四氧化三铁。

[0045] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都涵盖在本发明的保护范围之内。