1.1.2 四氧化三铁

众所周知，四氧化三铁是一种磁性性能良好的黑色粉末晶体，相对分子质量为231.54。作为一种金属氧化物半导体材料，四氧化三铁在光热转换方面的应用非常广泛。四氧化三铁具有面心立方晶格，它是由Fe2+、Fe3+以及O2-通过离子键组成的，其结构图示意图如图1所示。在四氧化三铁的结构中，每个晶胞中的Fe2+、Fe3+、O2-的个数比为1:2:4。纳米Fe3O4的性能稳定，而且高频下所展现的磁导率以及电阻率较高，是目前研究较多的吸波材料材料之一[3]。单个的Fe3O4粒子在可见光的部分略有吸收，但是当Fe3O4的粒子聚集成堆时，在可见光和局部近红外光的区域，吸收效果就会提升一定的幅度[4]。

图1 Fe3O4晶体结构示意图

在Fe3O4的结构中，八面体基团形成了一条长链（如图2所示），可以观察到Fe（Ⅱ）与Fe（Ⅲ）是1:1的关系且交替排列着，电子可以在其中自由转移而不改变其晶体结构和离子分布，因此在众多尖晶石型结构铁氧化物中Fe3O4的电导率最高，为2×14 S/m，在大倍率充放电的情况下仍然能保持良好的电化学性能[5]。

图2 四氧化三铁链式结构示意图

1.1.3 石墨烯-四氧化三铁

石墨烯-四氧化三铁复合材料应用广泛，它可以用于吸附、催化、生物医学领域等。

王辉等[2]以水热法制备的氧化石墨烯负载磁性四氧化三铁纳米复合材料，能够相对较为容易地将苯胺污染物从样品中分离出来，是因为这个复合材料所具有的的良好的磁响应性，而且对于这个复合材料的进一步利用，能够达到净化身边的环境以及其他的污染物的效果。

石乐乐等[6]在四氧化三铁/还原石墨烯催化H2O2电还原的研究中，通过水热法所制备的样品的平均粒径相对较小，尺寸在20nm到30nm内。通过扫描电镜观察在不同分辨率下的图像发现：一部分的Fe3O4纳米颗粒呈均一状地附着在rGO的表面上，也有一部分或是嵌在了rGO片间。实验表明：Fe3O4/rGO复合催化剂与纯的Fe3O4催化剂相比较而言，具有更好的催化活性、稳定性以及导电性更好。

徐成等[7]以rGO/ Fe3O4纳米材料构建了一种纳米载体，应用于活体肿瘤多模态的成像。而这个纳米载体的生物相容性以及在活体中的血液循环时间，都因为其表面经过了两种聚乙二醇的修饰而有所提升。将这个纳米载体的磁性以及光声特性得以应用后，能够进行光声成像以及磁共振成像，从而为医学领域做出极大的贡献，而且更加准确、更加完整以及更多维度的信息，以多种成像方式，为活体肿瘤的诊断和治疗提供了数据。

在光热转换材料中，石墨烯应用广泛。石墨烯能够将光能量转化为热能。而且以石墨烯与金属氧化物为原料而制备出新型的复合材料的研究前景非常远大，值得深入研发[8]。

将石墨烯与金属氧化物复合，可以有效地提高石墨烯基电极材料的能量密度。相较其他材料而言，将石墨烯与金属氧化物复合材料的优势明显，如成本低、制备简单，因而未来的研究前景一片光明[9-10]。Fe3O4作为众多过渡金属氧化物中的一员，以其低廉的成本以及对环境污染小的的优点，被采用的范围更加广泛，研究前景具有着无限的可能[11]。因此，本课题将以石墨烯和Fe3O4展开实验。

关于石墨烯-四氧化三铁复合材料最近的热点研究问题有很多，而此课题将研究石墨烯-四氧化三铁光热转换性能。

1. 2 石墨烯-四氧化三铁的制备方法

制备纳米材料的方法一般可分为三类：(1)惰性气体下蒸发凝聚法；(2)化学方法；(3)综合方法。至今惰性气体下蒸发凝聚法已经成功制备了很多纳米固体材料，比如陶瓷、金属和合金等材料。综合方法是一种将物理气相法和化学沉积法相结合而制备纳米材料的方法。而化学方法又是由水热法、水解法这两者构成的。水热法以及水解法又可在进行细分。目前水热法是制备石墨烯-四氧化三铁最常用的制备方法，至今已有大量研究学者通过水热法成功合成了不同形貌和结构的石墨烯-四氧化三铁[12]。