摘要
金属纳米颗粒和有机金属纳米颗粒表现出与尺寸和形态相关的有趣磁性质，这些性质与它们的块体对应物有显著差异。在这里，我们报告了铁（Fe）、铜（Cu）、镍（Ni）和钴（Co）纳米结构的详细合成和表征，这些纳米结构分散在由酞菁（Pc）、四（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）和四苯基卟啉（TPP）衍生的碳基体中，重点对铁酞菁（FePc）、铁四（4-羧基苯基）卟啉（FeTCPP）和铁四苯基卟啉（FeTPP）进行了定量分析。通过粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、扫描透射电子显微镜（STEM）、能量色散X射线光谱（EDS）和磁力测量等方法，我们系统研究了前体组成、退火条件和纳米结构形成对最终磁性质的影响。我们引入了一种基于验证的图像分析工作流程，用于形貌、局部周期性对比度和二维连通性的描述，同时将这些图像衍生量与块体结晶度、孔隙率和三维连通性的直接测量结果区分开来。在低温下的磁滞测量显示，基于铁的化合物，特别是铁酞菁（FePc）和铁四（4-羧基苯基）卟啉（FeTCPP），表现出显著的饱和态磁化和更强的矫顽力，而其他前体（例如Cu四苯基卟啉，CuTPP）则显示出较弱的磁响应。这些对比行为突显了理解候选相组成（如金属Fe、类石墨碳或铁碳化物相关成分）、局部形态和碳结构与磁特性之间关系的的重要性。显微镜观察和EDS分析支持在碳基体内分散的富铁区域的存在，一个代表性的Fe/O/C STEM–EDS场提供了核壳状形态的局部证据，但没有确定整个样品群体的统一壳层厚度、组成或局部核心相。我们的发现强调了通过控制合成和退火来调节碳-金属纳米复合材料的可行性，从而为未来在磁热疗、药物递送、传感和电磁材料等领域的应用研究提供了动力。该图像分析工作流程也为未来旨在将纳米颗粒形态和磁性质与可控加工过程联系起来的研究提供了一个可复制的框架。
