深共晶溶剂合成磁性纳米颗粒的绿色路径：基于生命周期评估的环境友好型Fe3O4合成新策略

本研究针对传统磁性纳米颗粒合成方法的高环境负荷问题，开发了基于胆碱氯化物/氯乙酸深共晶溶剂（DES）的绿色合成新工艺。通过密度泛函理论（DFT）模拟和实验验证，成功制备出13 nm立方反尖晶石结构Fe3O4纳米颗粒。生命周期评估（LCA）显示该工艺使气候变化影响降低70%（1.32 kg CO2当量），为金属氧化物纳米材料的可持续发展提供新范式。

　　

在纳米材料领域，传统合成方法如溶胶-凝胶法和水共沉淀法长期面临高能耗、有毒溶剂使用等环境问题。随着全球对可持续发展的重视，开发低环境影响的绿色合成技术成为迫切需求。深共晶溶剂（DES）作为21世纪新型绿色溶剂，因其可降解、低毒和可设计性备受关注，但其在纳米材料合成中的应用潜力与环境效益尚未充分挖掘。

来自拉什特拉桑特图卡多吉马哈拉吉那格浦尔大学的研究团队在《Inorganic Chemistry Communications》发表研究，首次采用胆碱氯化物/氯乙酸（ChCl/ClAA）DES体系合成Fe₃O₄纳米颗粒，并通过多尺度表征与生命周期评估验证其环境优势。研究揭示该工艺不仅能制备13 nm立方反尖晶石结构的超顺磁性纳米颗粒，更使气候变化影响降至传统方法的30%，为纳米材料的绿色制造提供重要参考。

研究采用密度泛函理论（DFT）模拟DES分子相互作用，通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等表征纳米结构，并依据ISO 14044标准开展从摇篮到门的生命周期评估。实验选用ChCl与ClAA按1:2摩尔比构建DES体系，以KOH为沉淀剂优化合成条件。

Computational details and models for synthesis of DES
通过Gaussian 16W软件进行DFT计算，采用B3LYP/6-311G(d,p)基组分析gauche-和trans-构型胆碱的分子相互作用，证实DES体系的稳定性。

Life cycle assessment
对比DES法、溶胶-凝胶法和水共沉淀法的环境影响，显示DES法在气候变化（1.32 kg CO₂当量）、水资源消耗等指标上显著优于传统方法。

Conclusion
该研究证实ChCl/ClAA DES可作为Fe₃O₄纳米颗粒合成的理想绿色溶剂，其环境效益主要源于溶剂可回收性和低温合成特性。作者建议未来研究应关注DES的循环利用与降解行为，以进一步完善该技术的可持续性评价。这项工作为开发低环境影响的纳米材料合成工艺提供了重要范式，对实现联合国可持续发展目标具有积极意义。