氧化铁纳米材料,一类典型的磁性铁氧体纳米材料,融合了纳米和磁性两类材料的性能,现已在军事、环境和医疗等领域掀起了研究热潮。但实际应用中,为了获得稳定物理化学性质、均一尺寸、良好分散性和生物相容性并赋予其更好的功能,需要对其进行结构优化。本论文主要以氧化铁纳米颗粒为研究对象,通过设计氧化铁基复合材料,充分分析材料形貌、结构及表面官能团,系统地探究材料的磁分离、电磁屏蔽及催化等特性,成功构建了高灵敏生物比色传感技术、高效阳离子染料吸附剂、高效柔性电磁屏蔽膜,以及开发了水凝胶新型制备方法,具体研究内容如下:1.展开氧化铁基磁性复合纳米球的磁分离与富集特性研究,构建了一种生物比色传感技术用于乙肝病毒标志物（HBs Ag）高灵敏的检测。首先,经高温裂解法、层层组装法制备了氧化铁基磁性复合纳米球,随后利用链霉亲和素与生物素之间强亲和力作用以及一对多的结合方式,将其作为桥梁促使复合球和抗体偶联以获得免疫磁性纳米球（IMNPs）,IMNPs不仅具有强磁性和高负载的抗体,可实现简单的磁分离,还具有对HBs Ag的特异性识别和高效富集能力;最后,将其和辣根过氧化物酶的高催化活性结合,设计了一种生物比色传感技术,实现了HBs Ag快速、高灵敏比色检测,检测限低至0.012 ng/m L,远低于临床检测指标0.5 ng/m L,检测时间不超过2 h,且具有较强的抗干扰性和实际样本检测的可行性。2.展开氧化铁基磁性杂化水凝胶的磁分离与吸附性能探究,建立了一种磁性水凝胶吸附剂用于阳离子染料的良好选择和高效去除。首先,利用氢氧化钠作为共沉淀剂和水解剂,创新性地采用共沉淀法在经自由基聚合法获得的丝素-聚丙烯酰胺水凝胶中原位合成氧化铁纳米颗粒,以获得氧化铁基磁性杂化水凝胶（Fe3O4@SF-PAAM）。Fe3O4@SF-PAAM具有磁性（磁饱和感应强度为10 emu/g）、高溶胀特性（溶胀率高达55867%）以及良好的机械性能,这为其成为高效、稳定的吸附剂奠定基础。随后的吸附研究结果证明了Fe3O4@SF-PAAM选择吸附亚甲基蓝等阳离子染料,而不吸附甲基橙等阴离子染料。特别地,对亚甲基蓝的吸附高至2025 mg/g,超过绝大多数的吸附剂。此外,对亚甲基蓝循环吸附5次仍达90%的移除效率,具有可观的回收性。3.展开氧化铁基磁性复合膜的电磁屏蔽特性探索,设计了一种柔性、轻薄导电磁性复合膜用于电磁波的高效屏蔽。首先,利用化学溶剂热法合成了氧化铁纳米颗粒,并经超声法将氧化铁纳米颗粒与钛化碳纳米片结合作为导电磁性填料,然后,精心地选中聚氨酯作为柔性基底,创新性地通过浇铸法和退火工艺制备了氧化铁基复合膜（MFP）。研究结果表明,MFP获得良好的磁性、生物相容性和导电性（439.4～1286.8 S/m）,且具有紧密堆叠的层状结构以及优异的力学性能,拉伸应变达16.5-30.5%。电磁屏蔽研究结果显示,这种具有强磁性、高导电性和层状结构的MFP对电磁波的吸收、反射和多次反射的衰减作用做出了有利的贡献,实现了高效的电磁屏蔽性能（26.11-30.63 d B）。更重要的是,MFP在弯曲5000次后没有裂开且仍保持有效的电磁屏蔽性能,具有可靠的稳定性。4.展开氧化铁基复合物的催化性能探究,提出了一种新型制备方法,用于水凝胶快速、稳定的制备,并探索基于凝胶基柔性传感器用于人体运动的实时监测。首先,经溶剂热法获得具有催化活性的氧化铁纳米颗粒,随后巧妙地与钛化碳纳米片结合作为导电填充剂、交联剂和催化剂,在室温下催化引发剂过硫酸铵产生羟基自由基来促进丙烯酰胺单体的快速聚合和水凝胶的超快形成,凝胶化启动过程可低至7秒,且不需额外能量。氧化铁与钛化碳的结合不仅使凝胶制备过程变得简单、快速,也确保水凝胶仍优异力学性能和良好导电性,获得的水凝胶拉伸伸长率为803-1660%,电导率为1.63×10-2-6.44×10-2 S/m,这为其作为应变传感器奠定了基础。随后的应变传感结果验证了水凝胶具有0-300%宽范围的应变传感,GF因子在0-50%小应变、50-100%和100-300%大应变下分别为1.9、3.5和6.6,以及实现对人体关节和面部表情变化监测,响应快速且灵敏度高。