Abstract: Surface-functionalized magnetic iron oxide (F-Fe3O4) nanoparticles have attracted close attention from researchers in various fields due to their stable chemical properties, good magnetic responsiveness, and biocompatibility. At present, F-Fe3O4 nanoparticles are widely used in many fields, including interfacial separation, catalysis, biosensing, and medical nuclear magnetic resonance imaging. However, there are still cognitive blind spots regarding the application of F-Fe3O4 nanoparticles in different fields. Herein, first of all, the basic theories of magnetic Fe3O4 nanoparticles were systematically discussed, including structural characteristics, magnetic behavior, preparation methods, and characterization techniques. Then, based on the fundamental theories, the applications of F-Fe3O4 nanoparticles in important fields (such as oil–water interface separation, photocatalysis, thermal catalysis and electrocatalysis, biosensing and medical magnetic resonance imaging) were systematically reviewed. Finally, the paper delves into the scientific challenges faced by F-Fe3O4 nanoparticles in various application fields, thereby providing potential insights and directions for the further development of F-Fe3O4 nanoparticles. This review is helpful to deepen the understanding of the scientific issues faced by F-Fe3O4 nanoparticles and provides theoretical guidance for the development and application of F-Fe3O4 nanoparticles. Additionally, this review provides the necessary engineering theoretical guidance to accelerate the large-scale commercial application of F-Fe3O4 nanoparticles, which possess significant scientific value and profound social significance. Resumen: Las nanopartículas magnéticas de óxido de hierro funcionalizadas en superficie (F-Fe3O4) han atraído gran atención por parte de investigadores de diversos campos debido a sus propiedades químicas estables, buena respuesta magnética y biocompatibilidad. Actualmente, las nanopartículas F-Fe3O4 se utilizan ampliamente en múltiples áreas, incluyendo la separación en interfaces, catálisis, biosensores y resonancia magnética médica. Sin embargo, aún existen vacíos en el conocimiento sobre la aplicación de las nanopartículas F-Fe3O4 en diferentes campos. En este trabajo, en primer lugar, se discuten sistemáticamente las teorías básicas de las nanopartículas magnéticas de Fe3O4, incluyendo sus características estructurales, comportamiento magnético, métodos de preparación y técnicas de caracterización. Luego, con base en estas teorías fundamentales, se revisan sistemáticamente las aplicaciones de las nanopartículas F-Fe3O4 en campos importantes (como la separación en la interfaz aceite-agua, fotocatálisis, catálisis térmica y electrocatalítica, biosensores y resonancia magnética médica). Finalmente, el artículo profundiza en los desafíos científicos que enfrentan las nanopartículas F-Fe3O4 en sus diversas áreas de aplicación, proporcionando así perspectivas y direcciones potenciales para su desarrollo futuro. Esta revisión contribuye a profundizar el entendimiento de los retos científicos asociados a las nanopartículas F-Fe3O4 y ofrece una guía teórica para su desarrollo y aplicación. Además, proporciona la orientación teórica de ingeniería necesaria para acelerar la aplicación comercial a gran escala de las nanopartículas F-Fe3O4, las cuales poseen un valor científico significativo y una profunda relevancia social.
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