简介
羟基氧化铁(FeOOH)广泛存在于自然环境中,是生物-矿物-水相间交互作用的重要媒介，其主要包括针铁矿、纤铁矿和四方纤铁矿等几种同分异构相矿物。近年来，四方纤铁矿(β-FeOOH)因具有特殊的孔道结构而常被用作环境功能材料，如吸附剂和催化剂等。四方纤铁矿的环境功能取决于其形貌结构特征和界面特性,其影响因素主要有形成时的温度、酸度和铁盐种类等。羟基氧化铁矿物的形成受反应介质中有机物(如糖类等)的影响，如Chan等发现嘉利翁氏菌和纤发菌分泌的多糖可参与生物成因四方纤铁矿结晶行为的调控[1]。
制备方法
称量0.02g牛血红蛋白溶于50mL去离子水中，搅拌1小时至固体溶解,溶液颜色呈深红色,再向其中依次加入0.5g尿素和0.54g FeCl3·6H2O(2mmol),继续搅拌，待固体完全溶解。将烧杯密封，置于烘箱中，设置烘箱温度为85℃，反应24小时。反应结束后，离心分离得到的黄色产物四方纤铁矿，并用去离子水和酒精洗净，将产物四方纤铁矿放置真空干燥箱中，在40°C 下干燥12小时。最后将干燥好的产物四方纤铁矿收集[2]。
矿化机制
已有的结果显示，纤维状四方纤铁矿可能由如下过程形成。首先，溶液中的牛血红蛋白由于其分子结构中含有大量的酸性氨基酸组分,通过静电作用吸引溶液中的铁离子，使得血红蛋白分子中富含酸性氨基酸的区域内铁离子浓度升高，诱导了在四方纤铁矿形成初期铁离子在血红蛋白分子的特定位置上成核。其次，在后来的晶体生长过程中，四方纤铁矿纳米颗粒之间很可能发生了取向聚集的生长过程，导致纳米颗粒亚单元彼此连接，最终形成独特的纤维状形貌。同时，血红蛋白分子的二级a螺旋结构也可能贡献了亚单元的取向聚集过程[2]。
参考文献
[1] 沈星宇,张必宪,熊慧欣,等. 糖作用下FeCl3溶液中四方纤铁矿的形成及表征[J]. 扬州大学学报（自然科学版）,2017,20(4):19-23. DOI:10.19411/j.1007-824x.2017.04.005.
[2] 曲晓飞. 磁铁矿、菱铁矿和四方纤铁矿的合成及其生物矿化意义[D]. 安徽:中国科学技术大学,2011. DOI:10.7666/d.y2030023.