RGO@ Fe3O4三維復合材料的制備如圖1所示，主要分為兩步：**步，通過水熱方法在GO納米片表面均勻負載FeOOH，制備GO@β-FeOOH復合材料；**步，在H2/Ar環境350 ℃退火，對GO和β-FeOOH進行還原，實現RGO@ Fe3O4三維復合材料的制備。

圖1  RGO@ Fe3O4三維復合材料制備示意圖

材料的微觀形貌如圖2和圖3所示。圖2(b)顯示直徑為60-80 nm，β-FeOOH納米棒在水熱處理后，傾斜地沉積在GO納米片的兩側，從而可阻止GO重新聚集。圖2(c)中可以看出，經過熱處理后，Fe3O4納米棒被錨定在RGO納米片的表面，致使表面粗糙可有助于微波衰減。圖3中的TEM圖像顯示RGO納米片表面Fe3O4納米棒的尺寸為100 nm×50 nm。

圖2  材料微觀形貌的掃面電鏡表征

(a)、(b)和(c)分別為GO、GO@β-FeOOH和RGO@ Fe3O4的SEM圖像；(d)為RGO@ Fe3O4的STEM圖像

圖3  RGO@ Fe3O4的TEM圖像

圖4給出了RGO@ Fe3O4的吸波性能及吸波機理。RGO@ Fe3O4的吸波峰值表現在其厚度為2.0 mm時，在12.62 GHz達到-56.25 dB；同時，還可以觀察到隨著厚度的降低，復合材料的吸波**值頻點向高頻移動，對比計算和模擬的結果確定其復合相消干涉理論，如圖4左下所示。分析發現RGO@ Fe3O4吸波性能增強主要基于兩點，一是Fe3O4存在引起的阻抗匹配，二是由極化引起的介電損耗。從圖4右中可以發現，RGO@ Fe3O4三維結構的多重界面中存在大量的缺陷和官能團，它們在RGO的表面可以形成**的極化弛豫，這是介電損耗增強的主要原因；Fe3O4納米棒附著在RGO納米片表面可以阻止其團聚，這樣片層間形成的較大空隙則有利于電磁波在其間多次散射形成損耗；此外，厚度的相消干涉也會對吸波增強有所貢獻。

圖4  RGO@ Fe3O4的吸波性能(左)及吸波機理(右)

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生物素修飾的Fe3O4磁性納米顆粒(Biotin@Fe3O4)

綠色熒光素標記的Fe3O4磁性納米顆粒(FITC@Fe3O4)

紅色羅丹明標記的Fe3O4磁性納米顆粒

CY3菁染料標記的Fe3O4磁性納米顆粒

CY3菁染料標記的Fe3O4磁性納米顆粒

CY5菁染料標記的Fe3O4磁性納米顆粒

CY5.5菁染料標記的Fe3O4磁性納米顆粒

Concanavilin A 刀豆球蛋白包裹的Fe3O4磁性納米顆粒

轉鐵蛋白包裹的Fe3O4磁性納米顆粒

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納米金包Fe3O4磁納米顆粒

活性基團功能化PEG納米金包Fe3O4磁納米顆粒

MAL-PEG-Gold coating Fe3O4

X=MAL/NH2/COOH/NH2/N3/NHS/BIOTIN/CHO/ALK

Protein A包裹的Fe3O4磁性納米顆粒

Protein G包裹的Fe3O4磁性納米顆粒

磷脂修飾Fe3O4磁性納米顆粒ILP

表面氨基活化的磷脂修飾Fe3O4磁性納米顆粒ILA

表面氨基功能化葡聚糖修飾的Fe3O4磁性納米顆粒

表面羥基功能化葡聚糖修飾的Fe3O4磁性納米顆粒

羅丹明標記表面氨基功能化葡聚糖修飾的Fe3O4磁性納米顆粒

香豆素標記表面氨基功能化葡聚糖修飾的Fe3O4磁性納米顆粒

聚L-酪氨酸Poly L-Tyrosine包裹Fe3O4磁性納米顆粒

大環配體DOTA修飾Fe3O4磁性納米顆粒

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聚(苯胺-吡咯)共聚物/Fe3O4復合材料

谷氨酸包覆的四氧化三鐵納米顆粒Fe3O4-Glu

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四氧化三鐵-聚苯胺-金納米復合材料Fe3O4@PANI@AuNP

氧化鐵納米粒子(iron-oxide nanoparticles)

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zzj 2021.3.15