葡萄糖浓度调控水热合成空心Fe2O3微球的形成机制与多功能特性研究

《Materials Science and Engineering: B》：Hydrothermal synthesis of hollow Fe 2O 3 microspheres: effect and mechanism of glucose concentration

本综述系统阐述了通过调控葡萄糖浓度实现空心Fe2O3微球的可控合成。研究揭示葡萄糖氧化生成的有机酸与Fe3+/Fe2+形成金属有机中间相，最终自组装为具有介孔结构的α相空心微球（比表面积20.1 m2/g）。该材料展现优异热稳定性（700℃）及在超疏水涂层、能源环境等领域的应用潜力。

　　

空心Fe₂O₃的合成

以九水合硝酸铁(Fe(NO₃)₃·9H₂O)、无水葡萄糖和去离子水分别作为铁源、形貌导向剂和溶剂。将0.009 mol Fe(NO₃)₃·9H₂O与精确计量的无水葡萄糖溶于100 mL去离子水，搅拌确保均匀分散后转移至结晶釜，180℃条件下水热反应16小时。

X射线衍射(XRD)分析

煅烧前后产物的XRD谱图显示：碳球(CS)在20-50°出现宽泛不对称碳峰，表明碳由sp²(26.6°，晶面间距d=0.335 nm)和sp³(43.9°，d=0.206 nm)混合晶格构成。不同葡萄糖浓度样品(C-0.45, C-0.9等)在2θ=18.7°等处出现特征衍射峰，证实α-Fe₂O₃晶相的成功构建。

结论

研究表明通过精准调控葡萄糖浓度可实现Fe₂O₃纳米结构的形态控制：低浓度(<0.45 M)形成基础纳米颗粒，适中浓度通过动态平衡机制促使碳层均匀包裹核体并自组装成规则微球，过高浓度则导致结构坍塌。该发现为功能化氧化铁材料的可控制备提供了重要理论依据。