综述：Fe3O4及Fe3O4基纳米复合材料的合成、性质与应用研究进展

这篇综述系统阐述了磁性纳米材料Fe3O4及其复合物在环境修复（高级氧化工艺AOPs）、绿色能源（光催化产氢HER）和生物医学（靶向给药）领域的应用进展。重点分析了共沉淀法、水热法等合成方法对其超顺磁性（Ms值92-100 emu/g）和窄带隙（2.6 eV）的调控机制，并探讨了通过异质结构建（如Fe3O4/g-C3N4）提升污染物降解效率（如四环素去除率97.1%）和氢产率（8480 mL/g·min）的策略。

　　

磁性纳米材料的合成策略

Fe₃O₄纳米颗粒的制备方法呈现多元化发展。共沉淀法通过调控Fe²⁺/Fe³⁺比例（1:2）和碱性环境（pH=11），可制得粒径5-50 nm的立方或球形颗粒，其中NH₄OH作沉淀剂时产物更小（10±2 nm）。水热法在130-250°C高温下能获得单晶结构，通过调节温度可控制粒径（如200°C时达50 nm）。绿色合成法利用植物提取物（如G. mangostana果皮）作为还原剂，所得颗粒生物相容性更佳，且尺寸可控制在13-22 nm范围。电化学法则通过调控电流密度实现纳米棒（直径67 nm）等特殊形貌的可控制备。

独特的理化性质

Fe₃O₄的反尖晶石结构（Fe³⁺(A)Fe²⁺Fe³⁺O₄）赋予其优异的磁学性能，室温饱和磁化强度达92-100 emu/g，居里温度858 K。电子在八面体位点间的快速跃迁（Fe²⁺?Fe³⁺）使其具备良好导电性。光学特性方面，2.6 eV的窄带隙使其可响应可见光，电子从O(2p)到Fe(3d)的跃迁需吸收3.1 eV光子能量。热稳定性方面，其熔点高达1590°C，分解热605 kJ/mol，适合高温应用场景。

环境修复机制与应用

在高级氧化工艺中，Fe₃O₄通过Fenton反应活化H₂O₂产生羟基自由基（•OH，氧化电位2.7 V），降解速率常数达10⁷-10¹⁰ M^-1s^-1。例如Fe₃O₄-NCS-2/PMS体系在pH=6.4时，60分钟内可完全降解20 mg/L四环素。异质结设计显著提升性能：WO₃-Fe₃O₄/rGO在pH=5时对农药二嗪农的降解率94%，速率常数0.0248 min^-1；而Fe₃O₄/g-C₃N₄/TiO₂通过Z型机制使四环素降解效率提升1.64倍。

绿色能源转化突破

光解水产氢方面，Fe₃O₄基材料通过构建S型异质结（如SrTiO₃/g-C₃N₄/Ag/Fe₃O₄）实现电子-空穴对高效分离。CoFe₂O₄@Fe₃O₄在可见光下产氢速率达93 mmol·min^-1·g^-1，较单一组分提升55%。NaBH₄水解体系中，Co/Fe₃O₄@GO催化剂在39.83°C时产氢速率高达6005 mL/(min·g<sub