磁性纳米材料在重金属分离富集方法中的应用
磁性碳包铁纳米粒子在重金属元素检测分离富集中的应用
（ ．Ｘ ｎｕ ｎｒ １ ｉｈ ｉ ｔ Ｅ ｙ—Ｅ ｉＩｓｅｔ ｎａｄＱ ａａｔ ｅＢ ｒａ ，Ｊ ｎ ｍ ｎ ５ ９０ ，Ｃ ｉａ ． Ｓｈｏ ｏ ｔ ａｓ ｎ ｘ ｐｃ ｏ ｎ ｕｒｎｉ ｕｅｕ ｉ ｇ ｅ ２ １０ ｈｎ ；２ ｃｏｌ ｆ ｅ ｌ ａｄ ｔｎ ｉ ｎ ａ Ｍａ ｒ ｉ
要 ：以氩 电弧等离子体法制备 的碳包铁纳米粒 子为固相萃取材料 ，采用等离子体原子发射光 谱法 （Ｃ Ｉ Ｐ—
Hale Waihona Puke Ａ Ｓ 系统研究了该材 料对 Ｃ 、 、ｃ 、Ｐ Ｅ） ｒ ｄ ｂ离 子 的吸附性 能 ，并 确定 了最佳 吸附 和洗 脱条 件 。实验 结 果表 明 ：当 ｐ Ｈ值 为 ８ ０ ． ． ～９０时 ，分 析物 均可 被碳 包铁纳米粒子定量吸附 ；采用酸性溶液 （ Ｈ：１０～ ． ） ｐ ． ２ ０ 可将吸
Ｅ ｅ ｇ ， Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｉｅ ｓ ｙ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ０ ｎ ｒｙ ａ ｇ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ， ｔ Ｔ ａ ｇｈ ｕ １ ０ ９， Ｃ ｉａ；３ Ｓ ｈ ｏ ｆＭａ ｅ ａｓ ｈｎ ． ｃ ｏ ｌｏ ｔｒ ｌ ，Ｘｉ ｎ ｉ ’ ａ
Ｔ ｃ ｎｌ ｎｖｒｔ，Ｘ’ ７ ０ ５ ，Ｃ ｉａ ｅｈ ｏ ｇ Ｕ ｉ ｓｙ ｉｎ １０ ４ ｈｎ ） ｏ ｙ ｅｉ ａ
Ａｂ ｔ ｃ ： Ａ ｄ ｏ ｐ ｉｎ ｍａｅ ｉｌｏ ａ ｂ ｎ ｃ ａ ｅ ｒ ｎ ｎ ｎ ｐ ｒ ｃｅ ａ ｙ ｔ ｅ ｉｅ ｙ ｃ ｒ ｏ ｒ ｓｒ ｔ ａ ｎ ａ ｓ ｒ ｔ ｔ ｒ ｆｃ ｒ ｏ ． ｏ ｔｄ ｉ ａ ｏ ａ ｔ ｌ ｓ ｗ ｓ ｓ ｎ ｈ ｓｚ ｄ ｂ ａ ｂ ｎ ａ ｃ ｏ ａ ｏ ｉ
环境样品重金属分析中纳米材料的运用
环境样品重金属分析中纳米材料的运用【摘要】本文首先对我国重金属污染的现状进行了概述，然后介绍了重金属污染的来源及危害。
针对不同来源的重金属，可通过不同的纳米材料（碳纳米管、纳米传感器、纳米气溶胶）对环境样品中的重金属进行检测。
【关键词】重金属；纳米材料；传感器；气溶胶在过去的一段较长时间内，我国的一些企业只顾着一味地追求经济利益最大化，却忽视了其发展过程中对环境造成的负面影响，形成了“以环境换发展”的发展模式。
有许多细小的伤害是我们用肉眼无法发现的，如重金属对我们身体的伤害，长年累月的积存，才能检测出重金属离子的存在，等到发现时时却为时已晚。
谈及目前科学研究的热点，我们首先想到的就是纳米材料，相对应的纳米技术亦一直走在科技的前列。
由于纳米具有特殊结构，因此人们将其制备成纳米管、纳米传感器、纳米薄膜等应用与各种领域。
所制备的纳米材料的比表面积大、吸附性能强，因此被应用于环境保护事业，并为其做出了卓绝的贡献。
1 重金属污染现状在国内的表现自2005年开始，截止2015年，重金属污染事件频发，一次比一次严重。
目前，我国受铬、砷、铅等重金属污染的耕地面积近2000万平方公顷，约占耕地总面积的五分之一。
除了耕地受重金属污染外，我国部分地区的地表水、食品等也不同程度地收到重金属污染。
近几年，我国还相机发生了砷污染事件以及儿童血铅超标等事件，这些事件成为了人们关注和讨论重金属污染的导火索。
2 重金属污染源及对人类生活的危害重金属一般以及其微量的浓度存在于我们所生活的自然界中，但由于人们的过度开采、冶炼等活动日益增多，造成了重金属进入大气、水、土壤等环境介质中，富集在植物或动物体内，对人类健康造成严重威胁。
重金属来源广泛，可以通过多种途径进入环境介质，再通过和人体的皮肤接触、呼吸等途径进入我们的身体，还会富集在各种环境中的植物内，最终进入我们的身体，对我们的身体带来了极大的伤害。
现如今，重金属的来源主要分为三个方面：自然来源、农业污染源和工业污染源。
磁性Fe3O4纳米粒子的制备、功能化及在重金属废水中的应用
2017年第36卷第5期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1791·化 工 进展磁性Fe 3O 4纳米粒子的制备、功能化及在重金属废水中的应用段正洋，刘树丽，徐晓军，解道雷，何昌华，王耀（昆明理工大学环境科学与工程学院，云南 昆明650500）摘要：重金属污染废水作为工农业生产和发展过程中的毒性有害排放物已经严重危害了生态系统及人类的健康，人们对重金属污染废水的处理研究变得十分迫切和富有意义。
功能化改性磁性纳米材料作为一种新颖、高效、可再生回收的材料，在重金属污染废水净化处理方面效果非常显著，近年来越来越受到国内外研究学者的广泛关注。
本文首先对目前重金属污染水体治理的传统方法进行总结评价；对磁性Fe 3O 4纳米粒子的制备方法进行介绍，分别简述了这些方法的优缺点；最后重点阐述了磁性Fe 3O 4纳米粒子表面的氨基、羧基、巯基等功能化改性方法以及在水体中重金属离子的去除方面的应用研究动态，并对未来磁性Fe 3O 4纳米粒子的制备、功能化及应用前景方面进行了展望。
提出改进合成工艺，制备形貌可控、分散性好和稳定性较高的磁性Fe 3O 4纳米粒子，并通过改进和开拓表面功能化工艺，制备多功能化的磁性Fe 3O 4纳米材料是今后的主要研究热点。
关键词：废水；四氧化三铁；纳米粒子；制备；功能化；纳米材料中图分类号：TB383；X703 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）05–1791–11 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017.05.029Preparation and functionalization of magnetic Fe 3O 4 nanoparticles and itsapplication in heavy metal wastewaterDUAN Zhengyang ，LIU Shuli ，XU Xiaojun ，XIE Daolei ，HE Changhua ，WANG Yao（Faculty of Environmental Science and Engineering ，Kunming University of Science and Technology ，Kunming650500，Yunnan ，China ）Abstract ：As is known to all ，with development of industrial and agricultural ，heavy metals pollution as a toxic and harmful emission has seriously endangered the ecosystem and human health. Therefore ，the research on the treatment of polluted wastewater becomes very urgent and meaningful. As a novel ，highly efficient and renewable material ，functional modified magnetic nanomaterials have been widely studied by researchers at home and abroad because of their remarkable effects on the purification of heavy metal wastewater in recent years. In this work ，the traditional methods for the treatment of heavy metal polluted water are summarized and evaluated firstly. Secondly ，the preparation methods of magnetic Fe 3O 4 nanoparticles are introduced ，and the advantages and disadvantages of these methods are briefly discussed. Finally ，the methods of amino-functionalization ，carboxyl-functionalization and thiol-functionalization on the surface of magnetic Fe 3O 4 nanoparticles and their application in removing of heavy metal ions in aqueous solution are summarized. And the preparation ，functionalization and application of magnetic Fe 3O 4 nanoparticles are prospected. We put forward that the preparation of magnetic Fe 3O 4 nanoparticles with controllable morphology ，good dispersion and染水体的控制与治理方面的研究。
纳米级磁性吸附材料的制备及其重金属吸附的应用
2018年09月纳米级磁性吸附材料的制备及其重金属吸附的应用师兰斯琴塔娜刘林林（内蒙古农业大学理学院，内蒙古呼和浩特010018）摘要：本文通过分析重金属废水的来源和危害引出重金属治理要使用纳米磁性吸附材料，然后文章重点介绍了纳米磁性材料的发展以及纳米磁性材料的制备，最后简单介绍了纳米磁性吸附材料在重金属吸附中的应用。
关键词：重金属；纳米磁性吸附材料；制备随着社会的快速发展，人类生产活动的过程中很容易造成重金属污染，给自然环境和生物产生恶劣的影响。
重金属通过食物、水等途径进入人体内部，而人体自身不分泌分解重金属所需的产物，因此重金属会在人体内聚集，最后引发生物体的病变，严重威胁着人们的身心健康。
1重金属废水的来源及其危害重金属指的是密度大于5g·cm -3的金属，包括铅、铜、锌、镉、铬等金属，其来源主要是工业生产所产生的废水，这些金属以不同的形式存在于环境之中，无法通过自然界自身的作用进行降解，因此这些重金属会在大自然中渐渐富集起来，最终进入人体内部对人造成伤害。
2重金属废水的治理目前重金属污染水体的情况比较严重，为了缓解这种情况，绿色环保、低耗高效的重金属治理方法成为了许多科研工作者的研究重点。
到目前为止，常用的重金属处理方法包括化学沉淀法、膜过滤法、吸附法、离子交换法等许多方法。
吸附法是当前重金属废水治理的热门研究领域，所谓吸附是指固体材料表面与气、液体中的分子通过不同的力所产生的相互作用。
当吸附和被吸附之间通过范德华力作用时，称为物理吸附，而当吸附和被吸附之间通过形成化学键进行吸附时，称为化学吸附。
吸附法具有良好的选择性，对于重金属废水的吸附效率较高，其所使用的吸附剂稳定性良好且可以重复使用，具有良好的应用前景。
3纳米磁性材料的发展纳米材料粒径一般在1-100nm 之间，但是其比较面积大，表面吸附能力强，具有较高的吸附速率和吸附容量。
但由于纳米材料表面活性能高，其在水溶液中难以分散，且由于纳米材料表面几乎没有功能基团，难以实现直接回收利用，因此不会把纳米材料直接用于吸附。
纳米磁性材料的合成及其在分离和分析中的应用
纳米磁性材料的合成及其在分离和分析中的应用随着科学技术的发展和人们对于材料科学领域的研究愈加深入，磁性材料以其独特的性能和应用成为了研究热点之一。
其中，纳米磁性材料是近年来突破性发展的一个方向，其具有比传统磁性材料更强的磁性性能和表面活性，被广泛应用于分离、富集、分析等领域。
一、纳米磁性材料的合成纳米磁性材料最早是通过化学还原、溶胶凝胶、水热法等方法来合成。
这些方法虽然可以制备出高质量、高稳定性的纳米磁性材料，但合成条件比较苛刻、反应时间较长、成本较高。
而后来的一些新技术则可以更加简便地制备出纳米磁性材料。
目前，纳米磁性材料的制备技术主要包括下列几种：1.化学共沉淀法：通过加入沉淀剂将溶液中的金属离子还原为磁性纳米颗粒，具有简单、方法成熟、产量大、纯度高等优点。
2.热分解法：将金属前驱体溶解在有机溶剂中，通过加热等方法分解生成金属纳米颗粒。
3.微乳液法：在微乳液体系中，通过控制反应条件、表面化学性质等因素，直接合成纳米磁性材料。
4.气相沉积法：将金属前驱体在高温下气化成原子、离子等状态后，通过控制气压、反应时间等制备出纳米级别的磁性材料。
二、纳米磁性材料的应用纳米磁性材料作为磁性材料的新生力量，其在分离、富集、分析等领域的应用也越来越广泛。
1.分离和富集纳米磁性材料的磁性强度和表面活性都比传统磁性材料要高，因此可以应用于生物医药、环境监测、食品安全等领域，实现对目标物的分离和富集。
例如，使用荧光标记后的磁性纳米粒子，就可以对细菌、细胞等微小物质进行高效分离和识别，对于临床诊断和药物研发等方面有着广泛的应用前景。
2.分析和检测纳米磁性材料的表面活性和特殊的磁性性能，可以被用于医学检测、材料分析等方面。
例如，基于磁性纳米粒子的药物靶向输送，可以提高药物生物可利用性，减少药物的不良反应；而利用磁性纳米粒子对有毒物质进行高效检测，则可以提高环境和食品安全性。
在实际应用中，纳米磁性材料的应用不仅可以提高分离和分析的精度和性能，同时也减少了传统方法中所需的试剂、时间等成本，具有较多的优势。
磁性纳米材料在环境污染物分离富集中的应用
磁性纳米材料在环境污染物分离富集中的应用练鸿振生命分析化学国家重点实验室, 南京大学化学化工学院, 南京大学现代分析中心,南京,210093,**************.cn磁性纳米材料因易于合成及修饰、分离简单、环境友好等特点，正受到广泛关注。
本文介绍我们将其用于环境污染物分离富集的部分工作。
1. 锌试剂改性磁性纳米Fe3O4固相萃取-GFAAS分析环境水中痕量铅通过溶胶-凝胶法合成了锌试剂（Zincon）改性的磁性纳米Fe3O4（~10 nm）颗粒，将其作为磁固相萃取（SPE）材料，建立了一种磁SPE分离富集与GFAAS联用检测环境水样中痕量Pb的新方法。
对影响磁固相萃取的实验参数进行了详细的考察，当样品pH > 6时，铅离子可以定量保留在材料上，故本实验选择的pH为6.5。
当样品超声时间和洗脱剂超声时间> 2 min 时，待测物都能定量回收，实验中采用2 min。
我们还发现0.5 mL的1 mol L-1盐酸可实现铅离子的定量洗脱。
当样品体积小于100 mL时，铅离子都能定量回收，方法的理论富集倍数可达200倍。
在选定的实验条件下，本方法检出限可以达到10 ng L-1，水中常见共存离子对铅离子的测定没有影响，说明该方法具有较好的抗干扰能力。
实际用于四种实际水样的检测，铅离子的回收率都在84～104%之间，RSDs为8.3%。
另外，通过多种表征手段对锌试剂改性磁性纳米Fe3O4进行了形貌和谱学分析，并初步探讨了其富集金属离子的机理。
2. 锌试剂改性磁性纳米Fe3O4固相萃取与-GFAAS联用分析环境水样中铬形态建立了锌试剂改性磁纳米Fe3O4固相萃取分离富集与GFAAS联用检测环境水样中铬形态的新方法。
研究发现，Cr(III)在pH 6~9.5的范围内能被磁纳米材料定量保留，而Cr(VI)则在pH 6~7的范围内被磁纳米材料定量保留，故本实验中选择的分离条件为Cr(III) pH 9.1；总Cr pH 6.5，相应的吸附容量分别为18.22 mg g-1和9.16 mg g-1。
磁性纳米材料在重金属分离富集方法中的应用
目录摘要 (I)Contrast (I)前言 (II)第一章纳米材料 (1)1.1纳米材料简介 (1)1.2纳米材料的特性 (2)第二章纳米磁性材料 (3)2.1磁性功能材料的磁学性质及表征方法 (5)2.2磁性纳米粒子的制备 (5)2.2.1共沉淀法 (5)2.2.2高温分解法 (6)2.2.3球磨法 (6)2.2.4溶胶—凝胶法 (6)2.2.5水热法与溶剂热法 (6)第三章重金属离子的检测及分离富集方法 (6)3.1重金属的检测方法 (7)3.1.1原子发射光谱法 (7)3.1.2电感耦合等离子质谱法 (7)3.1.3原子荧光光谱法 (7)3.1.4原子吸收光谱法 (8)3.2重金属离子的分离富集方法 (8)3.2.1固相萃取 (8)3.2.2共沉淀法 (8)3.2.3液—液萃取法 (8)3.2.4离子交换分离法 (9)总结与展望 (10)参考文献致谢磁性纳米材料在重金属分离富集方法中的应用摘要：随着人类生产生活活动的进一步发展，人类在提高生产力和生产水平的过程中也带来了了环境污染。
其中重金属对人类生命健康的危害不容小觑，因此如何有效分离检测重金属成为当今人类急需攻克的难题。
磁性纳米材料是最近新兴的一种具有特殊性质的纳米材料，它可有效用于重金属的检测与分离富集，因此备受科学家们的关注。
本文重点从以下三个方面将行了介绍：1、纳米材料的分类及其性质2、磁性功能材料的磁学性质及表征方法和磁性纳米材料的制备3、重金属离子的检测及分离富集方法关键词：纳米材料、磁性纳米材料、重金属离子、检测、富集Contrast: With the fast development of human production and life activities, environmental pollution also comes out.The affection of heavy metals on human life and health hazards should not be underestimated, so how effective separation and detection of heavy metals becomes an urgent need to overcome the problem of mankind. Magnetic nano-materials is a recently emerging nano-materials with special properties, it can be useful for detection and separation and enrichment of heavy metals, which gets scientists' much attention. This article focuses on the following three aspects will introduce the line:1.Classification and properties of nano-materials.2.Prepared magnetic properties, magnetic materials and functional characterization and magnetic nano-materials.3.The method of detection and separation and enrichment of heavy metal ions.I前言重金属污染具有隐蔽性、潜伏时间长、具有一定的累积性、影响范围大、难以治理等特点。
磁性纳米复合材料在重金属吸附方面的研究进展
2 有机小分子材料对磁性纳米材料的改性在有机小分子对于磁性纳米颗粒功能化改性方面，常用的有机小分子改性剂有偶联剂和表面活性剂。
例如硅烷偶联剂，(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷等都是经常用到的改性剂。
经过有机小分子改性后，磁性纳米颗粒的分散性提高。
另外改性后又引入了—NH 2、—SH 等功能性基团，这些基团的引入使复合材料对废水中的重金属具有特定的选择性。
用有机小分子改性后的吸附材料，其表面富含氨基、巯基、环氧基等活性基团位点，可用于对废水中污染物的特定性识别和富集。
在废水中特定污染物的去除方面，效率会相对较高。
Lin [3]等人采用3-巯丙基三乙氧基硅烷对Fe 3O 4磁性纳米材料进行了改性，利用其与重金属离子的螯合作用，实现了对重金属离子的富集。
3 有机高分子材料对磁性纳米材料的改性用于对磁性纳米材料进行功能化改性的高分子材料包括有天然生物高分子材料和合成高分子材料。
天然高分子材料来源广、成本低，在环境中易降解，不会对环境造成二次污染。
因此，采用天然高分子材料进行改性的研究较多。
所采用的天然有机高分子材料主要有壳聚糖、环糊精和纤维素等。
天然高分子材料改性会在纳米材料表面引入活性基团。
对磁性纳米颗粒的功能化改性主要是通过两种方式。
一是在磁性纳米材料表面直接进行修饰，二是首先引入中间体，然后在中间体的活性位点上进一步修饰天然高分子材料，进而提高磁性纳米材料与天然生物高分子材料的接枝率，提高复合材料的性能。
常用于对磁性纳米颗粒表面改性的主要的合成高分子材料有：聚乙烯醇、聚丙烯胺、多肽聚合物、聚苯乙烯、和聚乙二醇等。
通过合成高分子材料改性后的磁性纳米颗粒表面会存在较多的活性基团，对重金属离子的去除率会明显提高，而且具有一定地选择性。
Wang [4]等利用具螯合能力的氰基胍对天然高分子材料壳聚糖进行表面修饰，使用包埋法将改性后的壳聚糖包覆在磁性0 引言随着社会经济日益发展，环境污染成为重要关注对象。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录摘要 (I)Contrast (I)前言 (II)第一章纳米材料 (1)1.1纳米材料简介 (1)1.2纳米材料的特性 (2)第二章纳米磁性材料 (3)2.1磁性功能材料的磁学性质及表征方法 (5)2.2磁性纳米粒子的制备 (5)2.2.1共沉淀法 (5)2.2.2高温分解法 (6)2.2.3球磨法 (6)2.2.4溶胶—凝胶法 (6)2.2.5水热法与溶剂热法 (6)第三章重金属离子的检测及分离富集方法 (6)3.1重金属的检测方法 (7)3.1.1原子发射光谱法 (7)3.1.2电感耦合等离子质谱法 (7)3.1.3原子荧光光谱法 (7)3.1.4原子吸收光谱法 (8)3.2重金属离子的分离富集方法 (8)3.2.1固相萃取 (8)3.2.2共沉淀法 (8)3.2.3液—液萃取法 (8)3.2.4离子交换分离法 (9)总结与展望 (10)参考文献致谢磁性纳米材料在重金属分离富集方法中的应用摘要：随着人类生产生活活动的进一步发展，人类在提高生产力和生产水平的过程中也带来了了环境污染。
其中重金属对人类生命健康的危害不容小觑，因此如何有效分离检测重金属成为当今人类急需攻克的难题。
磁性纳米材料是最近新兴的一种具有特殊性质的纳米材料，它可有效用于重金属的检测与分离富集，因此备受科学家们的关注。
本文重点从以下三个方面将行了介绍：1、纳米材料的分类及其性质2、磁性功能材料的磁学性质及表征方法和磁性纳米材料的制备3、重金属离子的检测及分离富集方法关键词：纳米材料、磁性纳米材料、重金属离子、检测、富集Contrast: With the fast development of human production and life activities, environmental pollution also comes out.The affection of heavy metals on human life and health hazards should not be underestimated, so how effective separation and detection of heavy metals becomes an urgent need to overcome the problem of mankind. Magnetic nano-materials is a recently emerging nano-materials with special properties, it can be useful for detection and separation and enrichment of heavy metals, which gets scientists' much attention. This article focuses on the following three aspects will introduce the line:1.Classification and properties of nano-materials.2.Prepared magnetic properties, magnetic materials and functional characterization and magnetic nano-materials.3.The method of detection and separation and enrichment of heavy metal ions.I前言重金属污染具有隐蔽性、潜伏时间长、具有一定的累积性、影响范围大、难以治理等特点。
1953年，在日本发生影响巨大的“水俣病”，“水俣病”的产生就是由于河水受到甲基汞的污染，人们误喝了河水，并误食了河水中的水生生物，使得甲基汞在人体内累积，当累积的量达到一定程度后就会引起人体发病。
近年来，我国发生重金属污染的事件也屡见不鲜。
如何有效地检测重金属并对其进行分离富集备受科学家们的广泛关注。
纳米材料是近年来科学家们研究的一个热点，纳米材料的尺寸介于微观与宏观之间，纳米材料被认为是21世纪最有发展前景的技术。
随着人们探索的不断深入，纳米材料的合成方法不断完善，不同的合成方法对纳米材料的微观结构具有一定的影响，并有可能直接影响到其性能。
人们在纳米材料研究的基础上又发现了具有磁性的纳米材料，将其称为磁性纳米材料。
磁性纳米材料是当今新型的一个研究热点，具有广阔的应用前景。
磁性纳米材料兼具纳米材料的特性，又有不同于纳米材料的独特性质，受到人们的广泛关注。
它所涉及到的科学技术是物理、化学、生物等多门科学的交叉，为科技的发展和进步带来了新的发展机遇与挑战，并不断给人类带来新的产品和新科技。
第一章纳米材料1.1纳米材料简介纳米技术诞生于20世纪80年代末，随后得到快速的发展，人们在这一领域的研究已取得极大的进展。
它是一门研究尺寸在10-10到10-7m范围内物质及其制备方法、组成、性质以及应用的科学。
纳米科技研究的领域是非宏观、非微观的中间领域，它为人类认识世界开辟了新的层次，使得人们能够从分子水平、原子水平改造自然，使得人类的科学技术进入了一个崭新的时代。
纳米技术已成为本世纪科技革命的主导；纳米技术是物理、化学、生物以及材料科学的交叉领域，具有强大的生命力；它所牵扯到的一些现象很难用传统的物理、化学、生物等知识加以解释，它势必将许多学科的研究推向一个新的层次，同时科学技术的革新带来新的机遇与挑战。
纳米材料是指颗粒直径为纳米量级（0.1—100nm)的超微粒子及由其聚集而成的固体纳米材料[1]。
包含金属、非金属、有机、无机、电子、生物等多种材料。
从维度上可分为零维纳米材料、一维纳米材料、二维纳米材料以及三维纳米材料。
(1)零维：是指空间三维尺度均处于纳米尺度。
如纳米颗粒；(2)一维：是指空间三维尺度中有两维处于纳米尺度，如纳米管、纳米纤维；(3)二维：是指空间三维尺度中有一维处于纳米尺度，如纳米膜、超晶格；(4)三维：即纳米块状材料，是一个特例，尽管其外形尺寸不是纳米级，但其中含有纳米材料，是由纳米颗粒堆积成的体相材料[2]。
1.2纳米材料的特性在三维空间至少有一维处于纳米尺度范围内（1-100nm)范围内的材料才可被称作纳米材料。
纳米材料滋生的尺寸处于微、宏观之间，独特的结构使它展现出独特的物理、化学性质。
纳米材料的特殊型主要表现字以下几个方面：量子尺寸效应：当颗粒内原子的个数有限时，随颗粒尺寸的变小，颗粒内部的电子能级由原来的准连续状态逐渐变得离散，能级间的能隙变宽。
当能级间的能隙间距大于材料物性的热能、磁能、静电能、光子能等时，便导致了纳米粒子区别于宏观材料物性的特性产生。
比如材料从原来的导体变成绝缘体，比热反常变化，光谱线向短波长方向的移动等 [3]。
表面与界面效应:纳米材料的尺寸较小，表面原子占总体体积的比例大，这种特点使纳米材料有非常大的表面能。
同时随着尺寸的减小，纳米材料存在着表面的原子数及所占比例迅速增大的现象，如图（1a)所示。
比表面积的加大，使原子配位得不到满足，从而产生未饱和键，使纳米颗粒表面产生缺陷，缺陷的存在增大了颗粒表面的活性，使其很容易对其它原子产生吸附或发生化学反应[3]。
小尺寸效应:是指当纳米材料晶体尺寸和光波波长、磁交换长度、磁畴壁宽度、传导电子的德布罗意波长、超导态相干长度或透射深度等物理特征性尺寸相当或比它们更小时，原有晶体周期性边界条件被破坏，物性也出现新的效应，出现光吸收显著增加，产生吸收峰的等粒子共振频移，超导相转变为正常相，声子谱发生改变等从磁有序变成磁无序，磁矫顽力变化，金属熔点下降等。
如图（1b）所示，金纳米材料的熔点和尺寸的变化就是一个典型的例子[4]。
导致这种变化的原因在于纳米材料尺寸、所包含的原子、分子数目及其运动速度状态。
尺寸介于物质的宏观结构与微观原子、分子结构的范畴对材料的物性起到决定性的作用[3]。
图1宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。
近年来，人们发现一些宏观量，例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量和电荷等也具有隧道效应称为宏观量子隧道效应MQT(Macroscopic Quantum Tunneling)。
量子遂穿的概率与势阱的深度、壁厚、形状有关，通过改变势阱的深度、壁厚、形状就可以改变其对电子的束缚。
宏观量子隧道效应的研究对基础和应用研究都有着重要意义。
它限定了磁带、磁盘进行信息储存的时间极限。
量子尺寸效应、隧道效应将会是未来微电子器件的基础，或者它确定了现存微电子器件进一步微型化的极限[1]。
第二章纳米磁性材料磁性是物质的基本属性之一，可以说任何物质都具有磁性，只不过所具有的磁性大小有差异。
自然界中存在着大量的磁性纳米材料，如带有记忆功能的信鸽、蜜蜂、蝴蝶、海龟、海豚、依靠磁性生存的趋磁细菌等，它们的生命中每时每刻都展现着磁性纳米材料的神奇魅力。
早在3000年前，古人就已经知道利用磁性制造出辨别方向的指南针，指南针的使用推进了人类文明的进步。
磁性纳米材料是20世纪80年代发展起来的一种新型纳米复合材料。
其集纳米材料与磁性材料的性质与一身。
它是综合运用纳米技术、化学修饰技术和生物偶联技术等手段制造出的复合材料[5]，这种复合材料不仅具有一般纳米材料的特性，而且具有良好的生物兼容性、表面活性和独特的超顺磁性[6-7]。
在实际应用当中，可通过外加磁场对磁性材料方便迅速地定位和分离，在磁性液体、生物医学、磁共振成像、微波吸附、催化剂载体等领域具有广阔的应用前景[8-9]。
磁性纳米材料的磁性来源于Fe、Co、Ni、Mn等金属及其金属氧化物及其复合物的超细粉末的磁性响应特性。
由于与磁性相关物理长度恰好处于纳米量级，致使纳米磁性材料呈现出特殊的性质，所以磁性纳米材料的磁性特性不同于一般的磁性材料特征。
因此，除了拥有常用纳米材料的一般性质(小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应)外，还呈现出超顺磁性，高矫顽力，低居里温度、磁化率等磁性性能，使得磁性纳米材料在机械，电子，光学，磁学，化学和生物学领域有着广泛的应用前景[10-15]。
磁性功能材料特殊的组成使它比传统的功能材料具备更广阔的应用前景。
一方面，可以依靠自身的磁性方便、快速地从复杂体系中分离出来;另一方面，也具备功能材料的诸多反应特性，并依靠其较大的比表面积使分离过程中反应物之间的相互作用速度大大提高，因此已经被广泛地用作分离材料和载体。
此外，这一材料也在催化、材料科学、细胞分离、固定化酶、药物转运以及环境保护等众多领域中发挥了重要的作用[16-21]。