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四氧化三鐵亦稱“磁性氧化鐵”。化學式Fe3O4。分子量231.54。黑色立方晶體或紅黑色無定形粉末。比重5.18。熔點1，538℃(分解)。溶于酸，不溶于水、乙醇和乙醚。在空氣中灼燒時轉變為三氧化二鐵。有強磁性，具磁極的即天然磁石，灼熱(約500℃)后磁性消失，冷卻后磁性復原。在自然界中以磁鐵礦形式存在，是冶煉鐵和鋼的原料。由鐵或氧化亞鐵在空氣(或氧)中加熱或由三氧化二鐵在400℃以氫還原而制得，或由硫酸亞鐵和硫酸鐵的混合液與5%的沸騰氫氧化鉀溶液反應而得。用于醫藥、冶金、電子和紡織等工業，以及用作催化劑、拋光劑、油漆和陶瓷等的顏料、玻璃著色劑等。特制的磁性氧化鐵可用以制造錄音磁帶和電信器材。。
四氧化三鐵作為一種常見的鐵的氧化物，在自然界中廣泛存在，具有反尖晶石結構。對于具有尖晶石結構的氧化物而言，其通式可以用表示。其中氧離子為面心立方堆積，而離子填充在四面體空隙中，離子填充在八面體空隙中，如圖所示。對于而言，由于具有反尖晶石結構，所以會有一半的離子填充在四面體空隙中，離子與另一半填充在八面體空隙中。
四氧化三鐵具有亞鐵磁性，屬于軟磁材料的一種。由于四氧化三鐵的反尖晶石結構，氧離子會將鐵離子隔開，同時起到沖淡磁性離子的作用，從而導致相鄰的離子的磁矩反平行排列。因此，四氧化三鐵的磁性能是由離子決定的。研究表明，四氧化三鐵顆粒的磁性能與其尺寸大小有密切關系。通常來說，當四氧化三鐵顆粒的尺寸小于時，就會表現出室溫超順磁性。這主要是當四氧化三鐵顆粒尺寸減小到臨界尺寸（約時，其磁各向異性能與熱動能在同一個數量級。因此，其內部由多個原子自旋偶合引起的磁矩可以近似為單一順磁原子的磁矩行為。當熱振動能大于交換能的作用時，在無規則布朗運動的作用下，可以認為原子磁矩間無相互作用。四氧化三鐵納米顆粒將會喪失室溫亞鐵磁性，呈現出超順磁狀態。另外，四氧化三鐵還是導體，因為在四氧化三鐵中由于與在八面體位置上基本上是無序排列的，電子可在鐵的兩種氧化態間迅速發生轉移，所以四氧化三鐵具有優良的導電性。
由于四氧化三鐵的制備方法簡單、形貌可控，同時還具有出色磁性能和生物相容性，所以有十分廣泛的應用范圍。
1. 磁流體。磁流體是指通過將超細磁性顆粒均分分散在有機液中，形成穩定的膠狀磁性材料，廣泛應用于航天、機械、電子和醫學等領域。等采用共沉淀法制備了納米磁流體，這種材料可以用來進行基因革巴向治療以及藥物的輸運。世紀中葉，磁流體開始應用于航天領域，以解決宇宙環境中的密封問題。選用粒徑尺寸為左右的四氧化三鐵納米顆粒，在表面活性劑的作用下使其分散在煤油中。這種穩定的磁性膠體，可以在外加磁場的作用下運動，達到很好的密封效果。
染料。四氧化三鐵作為一種黑色粉末，具有出色的著色能力，是一種優良的顏料。尤其是對于超細級的四氧化三鐵粉末來說，其超細的顆粒有助于附著在被染色體的表面。同時，四氧化三鐵不會污染環境，是一種天然的、無害的優質染料，可以取代其他價格昂貴且對環境有嚴重污染的有機染料。
2. 微波吸收。由于四氧化三鐵所特有的磁學和電學性能，使得它可以應用于微波吸收領域等采用簡單溶劑熱法制備了實心結構的四氧化三鐵顆粒，通過對其微波吸收性能的研宄發現，四氧化三鐵與石錯的不同配比會引起磁導率和電導率的變化，其最小反射損耗為。
3. 生物醫療。近年來隨著醫療手段的不斷進步，人們開始由傳統的醫療手段向高精尖跨越。人們發現，四氧化三鐵作為具有磁可控材料，在生物醫領域具有廣闊的應用前景，在這方面的做了大量的研究工作。主要體現在以下幾個方面：
①活性生物體分離。將經過表面修飾后的磁性四氧化三鐵顆粒與某種配體結合，通過外加磁場的作用，可以快速的將特定的受體分離出來。這種方法具有識別能力強，專一化的特點，同時不會對活性物質造成破壞。等通過四氧化三鐵表面包覆含有稀土元素的憐酸鹽，成功的將多肽蛋白捕獲和分離。四氧化三鐵顆粒與氧化石墨稀復合，并依此為載體，在其表面修飾癌細胞受體，通過磁場控制成功的將癌細胞捕獲。
②磁熱療。由于四氧化三鐵顆粒在交變磁場下產生高磁滯，因而有大量熱能產生。利用這個特點，可以將四氧化三鐵注入到病灶部位，實現對腫瘤細胞的熱療使其凋亡、壞死。如果同時結合化療，將抗癌藥物負載到磁性顆粒上，可以達到更好的治療效果。這種治療手段，安全快捷，成本相對低廉，而且沒有輻射，具有巨大的應用前景。
③藥物輸運。通過在四氧化三鐵表面修飾特定的官能團，可以使它與特定的抗體或朝向藥物進行結合，在外磁場的定向引導下，直達病灶部位，釋放藥物，實現對病灶的定向治療。利用修飾四氧化三鐵顆粒，同時用氨水將其功能化，變成親水顆粒；然后再表面包覆抗癌藥物阿霉素（再在其外層包覆一種聚合物。實現了藥物的定向輸運和緩慢釋放，對癌細胞的治療有持續的效果。采用這種辦法，可以實現對病灶部位的靴向治療，大大降低藥物的使用量，提高效率，同時還可以有效避免對人體其他健康細胞的傷害。
④醫療成像。核磁共振成像（是一種被廣泛應用于臨床檢測和診斷的手段。其優點是，對生物組織無損，可實現快速檢測。為了提高病變組織辨識度，需要使病變組織和正常組織之間的對比度清晰，因此選擇合適的造影劑十分關鍵。造影劑可以改變生物組織的自旋自旋馳豫時間，從而實現增強成病變區域對比度的目的。采用溶劑熱法制得了左右的四氧化三鐵顆粒，并對其表面進行修飾，依次作為顯影劑，對鼠的肝癌細胞進行核磁共振成像。實驗發現，病灶檢出率高達，當癌變組織小于時，平掃與增強檢出率相差顯著，其中平掃檢出率為。
4. 其他應用。除了上述的應用領域外，四氧化三鐵材料在催化和傳感器方面也有重要應用。
四氧化三鐵作為一種常用的磁性材料，制備方法有很多種，主要可以概括為物理法和化學法。其中化學法是最常用的制備方法，包括共沉淀法、水溶劑熱法、溶膠凝膠法、金屬前驅體熱解法、微乳液法等。而常用的物理方法有物理氣相沉積法和機械球磨法。
1）物理氣相沉積法。物理氣相沉積是在真空條件下，使金屬或化合物蒸發，然后沉積在基體表面，從而獲得具有特殊功能的薄膜技術。通過物理氣相沉積法在金屬的（晶面沉積了一層四氧化三鐵薄膜，研究金屬與四氧化三鐵界面之間氧化物的生成。雖然可以制備出具有高純度、高結晶性的四氧化三鐵薄膜，但是由于這種方法對設備要求較高，同時實驗條件也要嚴格控制。因此，一般很少采用法制備四氧化三鐵，除非有特殊的需要。
2）機械球磨法。機械球磨是最原始的制備納米顆粒的物理方法，通過球磨機的擠壓和研磨，獲得細化的四氧化三鐵顆粒。將四氧化三鐵前驅體粉末在真空和液氮冷卻條件下球磨，得到了左右的四氧化三鐵納米顆粒。等采用固液混合球磨法，在氬氣保護下，將微米級的四氧化三鐵與一定量的甲醇混合，球磨不同的時間，得到了可控尺寸的納米級四氧化三鐵顆粒。機械球磨法常被用于大規模工業生產，因為其產量大，操作簡單，對設備要求不高。但是，采用這種辦法制備的樣品純度不高，時間長，能源消耗大。
3）共沉淀法。共沉淀法是目前制備納米級四氧化三鐵顆粒最為普遍的方法，反應原理如下：
實驗過程是：首先，將含有離子和離子的可溶鹽溶液，按一定的比例混合；然后，加入過量的沉淀劑（通常為堿性溶液），同時控制溫度、值等反應條件；最后，鐵離子會結晶沉淀，將沉淀物洗漆，干燥，最終獲得納米級的四氧化三鐵顆粒。
4）溶劑熱法。水溶劑熱法可以簡單的稱為熱液法，屬于液相化學的范疇。通常是在密封的反應蓋中，以水或其他溶劑作為分散介質，在高溫高壓環境下，合成材料。其基本原理是溶解再結晶。首先，鐵鹽在高溫溶劑中溶解，形成鐵離子；由于反應羞內溫差而產生對流，將離子輸運到低溫的區。形成過飽和溶液；此時，便會有晶粒析出、生長，繼而生成四氧化三鐵顆粒。
5）溶膠凝膠法。溶膠凝膠法制備四氧化三鐵顆粒的一般實驗流程為：首先，配置一定比例的和溶液；然后，加入一定的有機酸，調節值，形成溶膠；最后讓溶液慢慢蒸發，形成凝膠，熱處理得到最終產物。金屬前驅體熱解法。熱解法是指，在高溫環境下，使前驅體材料熱分解或者發生其他化學反應，生成具有新的化學組分的納米顆粒。在的高溫下，通過分解乙酰丙酮亞鐵，同時在磁場作用下，獲得了正四面體結構的四氧化三鐵顆粒。以或則為前驅體，在十八院煤溶液中加入表面活性劑，高溫熱解可制得納米尺寸的磁性顆粒。
6）微乳液法。通過油、水和表面活性劑的混合，組成具有穩定體系的微乳液。在此體系中主要包括分散介質（不溶于水的非極性物質）、分散相（反應物的水溶液）和乳化劑（表面活性劑），可以形成油包水型和水包油型微乳液。等采用水包油微乳液，獲得了粒徑分布在左右的四氧化三鐵顆粒采用六氫化苯為油相，水溶液為分散相，在氮氣保護下，將和的混合溶液緩慢滴加到乳液中。分別用環己胺和油胺作為沉淀劑，可以得到不同尺寸的四氧化三鐵納米顆粒。釆用微乳液熱法制備的四氧化三鐵顆粒具有粒徑分布窄，形狀規則，分散性好等特點。同時，反應過程中表面活性劑的加入可以在一定程度上起到顆粒表面改性的作用，從而改善其性能。
[1] 化學詞典
[2] 四氧化三鐵顆粒的制備及其石墨烯復合材料鋰電性能研究