由于Fe3O4 NPs在生物医学、材料科学和工程环境等领域的应用，Fe3O4 NPs磁性纳米粒子因其小的尺寸和大的比表面积使其表现出很强的化学活性，很容易被氧化与团聚。因此，对裸露的Fe3O4进行表面修饰来提高其稳定性、分散性及生物相容性成为了研究的重点。包覆层的作用能够增强分子间的静电斥力或者空间位阻，从而达到降低Fe3O4NPs团聚，增强其稳定性及分散性的目的，同时还能引入包覆材料的优良性能。常用的表面修饰剂包括有机小分子化合物、聚合物以及无机材料等。

一、有机小分子修饰四氧化三铁纳米颗粒Fe3O4 NPs

有机小分子修饰一般是指带有亲水性或疏水性官能团的小分子化合物通过物理吸附直接吸附在Fe3O4 NPs的表面，或者通过偶联剂引入一些活泼的基团，进一步发生化学反应引入功能性的基团。有机小分子修饰剂可以在制备出Fe3O4之后加入，也可以在制备过程中加入。采用共沉淀法，在制备出Fe3O4 NPs后，加入柠檬酸三钠作为修饰剂得到了水合粒径为8.6 nm的超顺磁性NPs，其在0.94 T外磁场下的横向弛豫率为37.1 L(mmol:s)，可以用作为一种T2类MRI造影剂。

二、聚合物修饰四氧化三铁纳米颗粒Fe3O4 NPs

合成高分子聚合物优点是根据使用的需求，能够合成出各种均聚物和共聚物。目前常用的有聚乙二醇(PEG)、聚乳酸(PLA)、 聚苯乙烯(PS)和聚乙烯醇(PVA)等。以乙二胺溶液作为沉淀剂滴加到PEG、硫酸铁和硫酸亚铁混合溶液中，在室温下搅拌5h，然后磁分离、洗涤、干燥得到平均粒径为13 nm的高饱和磁化强度的NPs.将PVP包覆到Fe3O4 NPs的表面，得到分散性好、结晶度高的超顺磁性NPs，该NPs的平均粒径为5 nm，在MRI技术和生物传感器方面有潜在的应用。
另外，还可以选择多种聚合物复合修饰到NPs表面。Xun等，将PEG和聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)复合，然后包覆到Fe3O4 NPs上得到均一的Fe3O4@PEG- PLGA NPs，该NPs可用作超声成像/MRI双模态造影剂。采用化学共沉淀法将六水三氯化铁、七水硫酸亚铁、PEG-6000、 羧甲基壳聚糖(CM-CTS)混合处理后得到15 nm左右的Fe3O4 (PEG + CM- CTS) NPs，可用来吸附和分离溶菌酶。

三、无机材料修饰四氧化三铁纳米颗粒Fe3O4 NPs

无机材料对Fe3O4 NPs进行包覆，从而为磁性NPs引入附加的功能。采用反相胶束法，将包覆到四氧化三铁表面能够增强X-射线计算机断层扫描成像的对比度。同样还可以在四氧化三铁表面包覆Au、Ag、SiO2 等材料。先用水热法制备出Fe3O4@Ag NPs，然后将Au包覆到NPs的表面，最后用玻尿酸修饰NPs，制备出了MR/CT双模态成像探针，修饰后NPs的粒径为119.4士19.4 nm。制备出均一的Fe3O4 NPs，然后利用溶剂凝胶法在Fe3O4 NPs的表面包覆一层SiO2，再包覆一层层状双氢氧化物(LDH)，得到Fe3O4@SiO2@LDH NPs，其中Fe3O4核的平均粒径为300 nm，包覆层的厚度约为150 nm，此种NPs可用于蛋白质的磁分离。