纳米氧化铁材料的制备.docx

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1、课题名称姓名院系专业班级指导教师2023 年 10 月 01 日摘要：纳米氧化铁的制备方法有沉淀法、固液气相法、水热法、凝胶溶胶法、共混包埋法、单体聚合法等.。本文通过分析比较各种纳米氧化铁的制备方法, 水热法由于操作简洁、粒子可控等优点广泛应用于自分散氧化物的制备争辩中。关键词：纳米氧化铁 水热法，沉淀法，固液气相法，比较前言：纳米氧化铁作为纳米材料中的一类重要氧化物，由于其化学性质稳定，催化活性高，具有良好的耐光性、耐候性和对紫外线的屏蔽性，在精细陶瓷、塑料制品、涂料、催化剂、磁性材料以及医学和生物工程等方面有着广泛的应用价值和前景，因此争辩纳米氧化铁有着很重要的意义。由于纳米氧化铁具有如

2、此多的优点及其广泛的应用前景，近年来国内外争辩者对其制备和应用投入了大量的争辩工作。本文综述了纳米氧化铁制备方法的一些争辩进展，分析了当前急需解决的问题，并对今后进展做了展望。重点介绍了水热法制备纳米氧化铁材料， 以及在铁离子浓度、PH 值、水解时间分别不同的状况下的水解程度。【1】文献综述：国内外争辩现状：我国纳米材料和纳米构造的争辩已有 10 年的工作根底和工作积存，在“八五”争辩工作的根底上初步形成了几个纳米材料争辩基地，科院上海硅酸盐争辩所、南京大学、科院固体物理所、科院金属所、物理所、国科技大学、清华大学和科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米构造根底争辩的重要单位。无论从争辩对象的前

3、瞻性、根底性，还是成果的学术水平和适用性来分析，都为我国纳米材料争辩在国际上争得一席之地，促进我国纳米材料争辩的进展，培育高水平的纳米材料争辩人才做出了奉献。在纳米材料根底争辩和应用争辩的连接，加快成果转化也发挥了重要的作用。目前和今后一个时期内这些单位仍旧是我国纳米材料和纳米构造争辩的坚力气。【2】近年来美国纳米技术争辩与产品开发进展快速。如医学领域的纳米医药机器人、纳米定向药物载体、纳米在基因工程蛋白质合成中的应用，微电子及信息技术领域的导电聚合物在信息技术的应用、纳米电子元器件 FET 二极管、用于感应器的电子序列、纳米传感器，化工领域的利用纳米材料提高催化剂的效能等，都取得了很大进展。

4、日本科学家在 2023 年 12 月觉察，当温度降到极端低时，格外接近于一维金属的碳纳米管的电阻急剧增大，变成绝缘体，与一般金属的导电性截然相反。从而证明白诺贝尔物理学奖获得者日本物理学家朝永振一郎关于一维金属的电阻在极端低温状态下急剧增大的“朝永理论”。这一觉察为开发超微半导体等产品供给了思路。名古屋大学研制出一种外层为半导体、内层为导体的双层纳米管，可作为微电子元件的配线，用于薄形装置的关键部位。信州大学研制成功目前世界最小的碳纳米管，直径只有 0.4 纳米，这种纳米管可在分子等级上与树胶混合，形成高强度树胶，用于制作小型周密机械用树胶齿轮。日本 NEC 研制出世界最小晶体管，长度为 5

5、纳米，比最小的病毒还要小 2 倍。俄罗斯科学家研制诞生产力量为每小时 10 克的碳纳米管的技术装置。还研制出一种碳纳米管生产方法，将酒精和甘油的混合物喷射到 2023至 3000 的石墨棒上，制出厚度为 30 纳米至 150 纳米的碳纤维、厚度为 20 纳米至 50 纳米、长度为几米的碳纳米管。这种纳米管可用于制作连接地球和月球之间的运输线。法国国家科研中心应用粉末冶金制成平均尺度为 80 纳米、机械特性极佳的纯纳米晶体铜，其强度比一般铜高 3 倍，而且形变时格外均匀。这是科学家首次获得具有完善弹塑性的物质，为制造常温下的弹性物质供给了格外有用的技术支持英国谢菲尔德大学通过模拟细胞自我组装机制

6、，使一种树状有机分子自我组装成截面约为 20 纳米20 纳米、含 25 万个原子的晶格单元。由这些晶格构建的纳米晶体构造比一般液晶晶格构造更大、更简单，可用于制造各种分子电子学和光学材料。这是目前能够得到的最为简单、可自我组装的超分子构造，也是光子晶体材料研制领域首次在原子级准确度上猎取的纳米级构造。以色列科学家利用生物自组装技术和碳纳米管的电子特性，首次在 DNA 上制造出纳米晶体管，证明利用生物技术制造无机物器件是可能的。特拉维夫大学综合就用生物技术和无机化学技术，制备出银纳米导线，可作为稳定的生物传感器和芯片的电流导体。这是世界上首次应用人工合成的方法制备离散而又均匀的纳米导线。墨西哥国

7、立自治大学应用物理和高科技中心从墨西哥东南部油田提取的多份原油样品中觉察碳纳米管，强度是钢的 100 多倍，每桶原油可分别出 2 克。这是世界上首次在原油中觉察自然碳纳米管。埃克森-美孚石油公司、壳牌石油公司已经在同墨方接触，探讨利用原油工业化生产碳纳米管的可能性。随着科学技术的不断进展,纳米氧化铁的制备方法也在不断推陈出 ,各种方法在不断进展穿插、渗透,取长补短。由于纳米氧化铁在实际应用中的优异性能,使其用途极为广泛,开发前景宽阔。然而,纳米氧化铁的制备过程中处理温度高,粒子易团聚,难以分散等仍旧是当今难题,尤其是在化学湿法制备过程中表现得更为突出。如何提高纳米氧化铁粒子的分散性能和改善其外

8、表性能;如何低本钱、规模化合成纳米氧化铁,并有效把握纳米氧化铁粒子的形貌和粒径,是从事纳米材料争辩的科技工作者关注的焦点和追求的目标。【3】纳米氧化铁粒子由于具有良好的磁性、耐光性,对紫外光具有强吸取和屏蔽效应,可广泛用于型磁性记录材料、电子、涂料、橡胶、油墨、塑料、催化剂及生物医学等领域。因此,纳米氧化铁粒子的制备日益引起科技工作者的重视 , 了解和把握纳米氧化铁粒子的各种制备方法,具有格外重要的理论价值和现实意义。纳米材料的制备方法通常包括:物理方法、化学方法和综合方法,目前国内外科技工作者制备纳米氧化铁粒子通常承受各种不同的化学方法,归纳起来可分为胶体化学法、水热法、固相法、沉淀法和水解

9、法等类型。纳米氧化铁的应用很广泛，如下：1、在磁性材料中的应用：磁性纳米粒子由于其特别的超顺磁性，在巨磁电阻、磁性液体和磁记录、软磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探测器等方面具有宽阔的应用前景【4】 。纳米氧化铁是型磁记录材料，在高磁记录密度方面有优异的性能，记录密度约为一般氧化铁的 10 倍【5】。利用铁基纳米材料的巨磁阻抗效应制备的磁传感器已经问世，包覆了超顺磁性纳米微粒的磁性液体也被广泛用在宇航和局部民用领域作为长寿命的动态旋转密封。软磁铁氧体在无线电通讯、播送电视、自动把握宇宙航行、雷达导航、测量仪表、计算机、印刷、家用电器以及生物医学领域均得到了广泛应用。2、在颜料领域

10、中的应用：用纳米氧化铁作为颜料，既保持了一般无机颜料良 好的耐热性、耐候性和吸取紫外线成效等优点，又能很好地分散在油性载体中， 用它调制的涂料或油墨具有令人满足的透亮度。利用具有半导体特性的纳米氧化铁等做成涂料，由于具有较高的导电特性，能起到静电屏蔽作用。将能吸取某些波长光线的透亮氧化铁颜料包覆在干预型的珠光颜料上，如与闪光铝浆混用便形成一种组合颜料(combination pigment)。用这种组合效应颜料制成的轿车闪光漆，在正视或侧视时不仅看到颜色在明度上、饱和度上或色调上有差异，而且会看到真正不同的颜色，即所谓的 tOwcolor 效应【6】 。这种漆具有很明媚的颜色，towcolor

11、 效应给人以饱满和华美堂皇的质感，而且保色、保光性良好。3、在催化领域中的应用：用纳米粒子制成的催化剂的活性、选择性都高于普通的催化剂，并且寿命长、易操作。将用纳米 aFe2 O3。做成的空心小球，浮在含有有机物的废水外表上，利用太阳光进展有机物的降解可加速废水处理过程。美国、日本等对海上石油泄露造成的污染进展处理时承受的就是这种方法【7】。纳米 aFe2 O3。已直接用作高分子聚合物氧化、复原及合成的催化剂。纳米 aFe2 O3。催化剂可使石油的裂解速度提高 15 倍，以其作为燃烧催化剂制成的固体推动剂的燃烧速度较一般推动剂的燃烧速度可提高 110 倍，这对制造高性能火箭及格外有利。4、在气

12、敏材料方面的应用：依据纳米粒子的外表效应，当外界环境发生变化时，粒子外表或界面上的离子价态和电子亦发生变化的特点，可将纳米氧化铁制成灵敏的传感器，用于 H2,乙醇、CO 及其他有毒气体的检测。纳米 a-Fe2 咙是含有肯定量氧空位的 N 型半导体材料，环境中的氧分子易俘获材料导带中的电子而吸附在晶粒外表，吸附氧的产生使晶界四周形成电子缺失层，材料电导主要由外表电子缺失层的电导奉献，即与其外表的氧解离和吸附是亲热相关的。适当掺杂重金属(如 Pb2+, N2+, La34, Sn4+, Ti4+, Zr4+等)可使纳米 a-Fe203:的电导和灵敏度得以显著提高。掺杂Srco;也可以提高 a-Fe

13、203 粉体对气体的灵敏度，闰涛等认为可能是由于 S 产十与 Fe3+半径接近，5 产十占据 Fe203 刚玉构造中 Fe3+的位置而形成固溶体，从而使导电电子增多的原因。【8】5、在生物医学方面的应用：人们利用纳米级粒子可使药物在人体内的传输更为便利这一特点，将磁性 Fe203;纳米粒子制成药物载体，通过静脉注射到动物体内，在外加磁场作用下通过纳米微粒的磁性导航，使其移动到病变部位到达定向治疗的目的，德国柏林沙里特临床医院的专家们利用癌细胞耐热性差，加热至43 以上就死亡的特点，将纳米氧化铁微粒注入肿瘤内，并将患者置于交变磁场中，受磁场影响，肿瘤内的纳米氧化铁微粒升温至4547C，杀死癌细胞

14、且不会伤及四周的正常组织。此外，纳米氧化铁在药用胶囊，药物合成，生物医学技术等领域也发挥着重要的作用，如文献【9】用纳米氧化铁制成外表功能化磁性微球，应用于核酸分别与固定化酶中。6、在其它领域中的应用：纳米 aFe2 O3。除了在磁性材料、颜料、催化领域得到应用外，在国民经济其它领域中也有广泛的应用前景。如用纳米 a-Fe 0。制成的气敏材料，具有响应速度快、选择性强、灵敏度高、稳定性好等特点。在制备透亮氧化铁时，假设严格把握砷和重金属的含量，则可用于药品、食品、化装品等方面【10】。此外，利用纳米级粒子使药物在人体内的传输更为便利这一特点，将磁性 aFe2O3。纳米粒子制成药物载体，通过静脉

15、注射到动物体内。在外加磁场作用下通过纳米微粒的磁性导航，使其移动到病变部位可到达定向治疗的目的。【11】争辩意义：作为最为稳定的铁氧化物, aFe2 O3 因其价格低廉、无毒和环境友好等特点而具有重要的科学和技术价值。aFe2 O3 在催化、气体传感器、吸附剂、颜料、离子交换剂和磁性元件等领域具有潜在的应用价值 , 因此关于 aFe2 O3 的应用争辩被广泛关注。由于 aFe2 O3 在很多催化反响中具有高的催化活性和稳定性, 所以将其作为催化剂或催化剂载体的应用争辩是最受关注的方向之一。目前, 国内外科技工作者在制备纳米微米氧化铁上的方法上总体可分为湿法和干法。湿法多以工业绿矾、工业氯化亚铁

16、或硝酸铁为原料, 承受空气氧化法、化学共沉淀法、水热法、强迫水解法、凝胶一溶胶法、微乳液法等方法制备, 干法常以拨基铁Fe(CO)5或二茂铁(FeCP2)为原料, 承受火焰热分解、气相沉积、低温等离子化学气相沉积法(PCVD)或激光热分解法制备。分析这些制备方法不难看出, 除空气氧化亚铁盐方法外, 其他方法虽能制得形貌完好、粒径分布窄的氧化铁纳米粒子, 但由于生产本钱高, 除满足一些特别需求外, 由于原料或工艺的缘由无法大规模工业化生产。随着科学技术的不断进展，纳米氧化铁的各种制备方法还在不断穿插、渗透， 不断进展。纳米氧化铁不仅具有其它纳米材料的优异性能，而且价廉，用途极广。然而，纳米氧化铁

17、的制备过程中处理温度高、粒子易团聚、难以分散等问题始终是科技工作者所面临的难题，只有解决了这些问题才可以真正实现纳米材料的工业化。在今后时间内，如何提超群细粒子的分散性和改善粒子外表性能，并有效把握纳米氧化铁粒子的形貌和粒径，仍旧是全部粉体材料科技工作者关注的焦 点。【12】争辩内容：1、沉淀法制备纳米氧化铁：1. 1 共沉淀法共沉淀法是在制备磁性纳米粒子同时将外表活性剂或聚合物加人并产生磁性徽球的侧备方法。即先将外表活性剂或聚合物溶解, 然后依次加人 Fe2+,H2O2 或参加 Fe2+和 e3+搅拌的同时滴加性液, 通过氧化沉淀或共沉淀反响, 形成核充滋性徽球。Ccilia 在制备颗粒过中

18、加人了肯定量的葡聚精, 制备出粒为 8nm 分散稳定性很好的葡聚糖包覆的氧化铁纳米颗粒先将壳聚糖的溶液和含铁盐与亚铁盐溶液在剧烈搅拌下混合均匀 , 通氮气保护, 然后加氮水 40 摄氏度反响20min, 洗涤干操后制得 7nm 且粒度分布较窄的纳米微球等, Li 等将Fe2+和Fe3+ 盐溶液加人到葡聚糖的水溶液中, 加热到 60后摘加氮水发生共沉淀反响, 离心后除去上清液葡萄聚糖包覆的磁性纳米微球 , 该粒子连续活化耦联抗体及量子点, 最终制得的磁性复合微球可用于免疫测定。共沉淀法原位合成外表修饰的暇化铁纳米获粒的优点是制备方法简洁 , 在氧化铁成核过程中能有效地隔离和分散磁性粒子 , 防止

19、磁性粒子的团和沉积 , 制得的磁性微球粒径较小几纳米到几百个纳米,比外表积大。缺点是磁性微球大小不均匀、磁响应性较差, 操作时需要较强的外加磁场且初步分别所获粒子多形成胶束状, 豁要屡次反复超声洗涤、枯燥, 才可获得满足效果。此法是目前最普遍使用的方法,它是以方程式:Fe2 + + Fe3 + + 8OH- Fe3O4+ 4H2O 为原理进展的。通常是把 Fe ( )和 Fe ( )盐溶液以 2 1 (或更大) 的物质的量比混合,在肯定温度下参加过量(23 倍)的 NH4OH 或 NaOH,高速搅拌进展沉淀反响,然后将沉淀洗涤、过滤、枯燥,制得尺寸为 810 nm 的 Fe3O4 微粒。承受中

20、和沉淀法制备了纳米 Fe3O4 微粒,并得诞生成纳米 Fe3O4 微粒必需满足R 6. 67 (依据上述反响式而确定的NaOH 与铁盐投料量的物质的量比) , pH11,反响温度 2080 的根本条件。共沉淀法制备 Fe3O4 超微粉特点是:设备简洁、反响条件温存、原料价格低廉、工艺流程短、易于工业化生产,且反响过程中成核简洁把握、产物纯洁度高。共沉淀法最大的难题是如何使纳米 Fe3O4 粒子分散而不团聚。为此很多学者通过参加外表活性剂包覆微粒外表等手段对共沉淀法进展了改进,以到达削减团聚的目的 。未经外表处理的纳米 Fe3O4 粒子极不稳定,其稳定性与 pH 成反比,在强碱性介质中静置时马上

21、发生聚沉,随着 pH 降低,稳定性有所提高,但静置几分钟后都会析出沉淀。【13】1.2 均匀沉淀法均匀沉淀法是在铁盐溶液中参加某种物质,使之通过溶液中的化学反响缓慢地生成沉淀剂。只要把握好生成沉淀剂的速度,就可避开浓度不均匀现象,使过饱和度把握在适当的范围内,从而把握粒子的生长速度,获得粒度均匀、纯度高的超细氧化铁粒子。常用的试剂是尿素 ,它在水溶液 70 左右发生.分解作用:CO (NH2 ) 2 + 3H2O 2NH4OH + CO2 加热时水解产生 CO2 ,NH+4 ,OH- ,它们促进和把握 Fe3 +水解,从而到达快速均匀成核的目的。其特点是利用酸度、温度对反响物解离的影响,在肯定

22、的条件下制得前驱体,通过快速转变溶液的酸度、温度使颗粒快速大量生成,借助外表活性剂防止颗粒团聚 ,从而获得均匀分散的纳米颗粒。【14】1. 3 水解沉淀法通常以铁盐,如硝酸铁、硫酸铁和氯化铁等为原料,水解后得到 - FeOOH , 经高温处理得到氧化铁粉体,粉体平均粒径在 4060 nm。但该方法只适用于单元系统,对多元系统由于各反响物水解后沉淀的速度不一样 ,难以获得原子尺度的均匀混合。1. 4 复原沉淀法承受复原沉淀法将铁离子与高分子介质聚 4 - 乙烯吡啶均聚物( P4VP)和衣康酸- 丙烯酸共聚物( P IAA)在肯定条件下进展交联,生成协作物并制成薄膜, 用 NH2 - NH2 将薄

23、膜复原后,滴加 NaOH 调整溶液 pH,升温反响一段时间即得到产物 Fe3O4 微粒,粒径 20200 nm。以三氯化铁水溶液作原料,承受局部复原沉淀法,参加肯定量的 Na2 SO3 溶液,在猛烈搅拌下滴加氨水,调整 pH 为 8 左右,反响趋于完成。在 6080 水浴中加热 30 min 后,将产物磁分别、洗涤和真空枯燥。对产物的形貌、粒度分布、物相组成、外表包覆官能团、磁化率、分散性等进展了表征。用硅烷偶联剂修饰前后的粒度分布呈高斯正态分布, 主要集中在 10 25 nm,主要物相为 Fe3O4 晶体,另外还夹杂少量-Fe2O3 , 分散性得到改善, 磁响应性能保持良好。1. 5 超声沉

24、淀法在 0. 15 MPa 氩气环境下, 25 时,用高强度超声波辐射,从乙酸铁盐水溶液制得粒径为 10 nm 的纳米Fe3O4 颗粒,颗粒是超顺磁性的,在室温下它的磁化强度很低。利用超声波与均匀沉淀相结合的方法,以硝酸铁和尿素为原料在烧瓶中混合均匀,并参加适量的十二烷基苯磺酸钠,置于超声波清洗器内,在 80 下超声振荡 15 min,恒温反响 1 h,进展离心分别。用去离子水超声清洗沉淀,然后用无水乙醇洗涤,所得沉淀即为氧化铁前驱体。将所制得的氧化铁前驱体在烘箱中于 110 枯燥 2. 0 h,然后置于马弗炉中在 500 灼烧 1. 0 h,研制出长轴 10 nm、短轴 5 nm 的- Fe

25、2O3 粒子。1.6 沟通电沉淀法沟通电沉淀法此方法最大的特点是能够很简洁地把握产物的形貌,可制得具有与常规方法不同形貌的纳米粒子 ,尤其是对纳米棒和纳米管的争辩意义深远。【15】结论：纵观各种沉淀法,各有优缺点,但是主要存在以下问题:沉淀物通常为胶状物,过滤水洗较困难;沉淀剂易作为杂质残留;沉淀过程中各种成分易发生变化,从而产品难以均一,且水洗时局部沉淀物易发生溶解;处理温度高、粒子易团聚、难以分散等。只有解决了这些问题才可以真正实现沉淀法的广泛应用,纳米氧化铁的生产才能实现工业化。2、固液气相法制备纳米氧化铁2.1 固相法纳米氧化物的固相制备方法有机械粉碎法和固相化学反响法。机械粉碎法是承

26、受超微粉碎机制备超微粒, 其原理是利用介质和物料间相互研磨和冲击,以到达超细化,但很难使粒径小于 100nm。固相化学反响法合成纳米氧化物是近年来进展起来的一种方法。固相反响法将金属盐或金属氧化物按肯定比例充分混合, 研磨后进展煅烧,通过发生固相反响直接制备纳米级微粒 ,或再次研磨粉碎得到纳米级粉体。在聚乙二醇(PEG2400)存在下,于室温下研磨适量 FeCl3 与 NaOH 的混合物制备了 Fe2O3 纳米粒子。所得各样品用 XRD、M?bssbauer 谱、TEM、TG2DTA 和 FT2IR 等手段进展测试。固相法与其它方法相比, 合成工艺简化,本钱低,并能削减因中间步骤及高温反响引起

27、的诸如粒子团聚、所需晶化时间长等问题。但该方法存在纯度不高, 产率低,有副产品等缺点。2.2 气相法激光加热法作为一种光学加热方法, 激光在很多方面得到应用。激光的利用可以说是纳米微粒制备中的一种很有特点的方法,它具有如下的优点:(1) 加热源可以放在系统外,所以它不受蒸发室的影响。(2) 不管是金属、化合物,还是矿物都可以用它进展熔融和蒸发。(3)加热源(激光器)不会受蒸发物质的污染等。用 CO2 激光热解法连续合成了 -Fe2O3 超微粒子。并用 XRD 和 TEM 图对其进展了表征, 证明粒子呈球形, 团聚很少, 平均粒子尺寸为 5nm,矫顽力 Hc 比球形单畴粒子的高 100 多倍.承

28、受激光气相反响法 ,以脉冲 CO2 激光器为光源,Fe(CO)5/O2 为反响物,合成了晶形和无定形的 Fe2O3 超细粉。晶形超细粉-Fe2O3 呈多边形,粒径为12.5100nm。无定形 -Fe2O3 细粉为球形, 粒径在5 12nm 之间。 -Fe2O3 纳米粉末在形貌上呈链状,单个颗粒根本呈球形； 纳米粉末的粒度均匀,平均粒径约为 19nm,而且根本不存在硬团聚。2.3 液相法液相法是在铁盐溶液中参加适当的沉淀剂来得到前驱体沉淀物 , 再将此沉淀物煅烧形成相应的氧化铁陶瓷粉体。沉淀法分为铁盐的直接沉淀法和亚铁盐的氧化沉淀法。直接沉淀法由于反响速度快,所得的沉淀往往含大量的包含水, 在枯

29、燥的过程中易引起颗粒间的硬团聚。而氧化沉淀法则是由氧化过程来打算结晶速度,反响较慢,因而制得的粉体的粒径和气敏性较直接沉淀法好。用 Na2CO3 代替 NaOH 作沉淀剂,制备了纺锤形纳米 -Fe2O3 并承受XRD 和 TEM 对材料进展了表征,纳米 Fe2O3 的制备方法及进展温度下 LPG 有选择性检测力量(对 H2 的选择系数为 4),并具有相当的气敏稳定性。【16】3、其他方法3.1 空气氧化法空气氧化法是制备超细氧化铁的最常见方法 ,此法可分为酸法( )和碱法( ) ,其具体工艺流程各异。酸法大致可分为如下两个阶段: 用低于理论量的碱将亚铁离子沉淀为 Fe(OH)2,通气(如空气)

30、氧化制得晶种; 引入亚铁盐, 连续通气氧化。碱法是用高于理论量的碱将亚铁离子全部沉淀为 Fe(OH)2,然后通入空气至反响完毕。产品质量与沉淀粒子 Fe(OH)2 质量及氧化转化状况亲热相关。而粒子大小取决于加料速度、搅拌状况、溶液初始浓度、反响温度、添加剂等。在碱法制备状况下,FeSO4 质量分数通常为 5%25%,碱量多高于理论量的 50%, 温度以 2040为宜。所得 Fe(OH)2 在 2040下氧化,使之转变成 -FeOOH微晶。悬浮液在较高温度(如 80)下进一步氧化、熟化。Fe(OH)2 氧化过程中, 用把握空气量和气体通入方式来把握 -FeOOH 的粒度,也可向亚铁盐中参加诸如

31、硅酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、酒石酸、聚乙烯醇(质量分数 0.5%)、丙三醇、丁烯醇等添加剂,使结晶成核中心增多,从而使生成的 -FeOOH 的粒子微细、均匀。空气氧化法是制备氧化铁的重要方法。3.2 溶胶-凝胶法(Sol-gel)溶胶-凝胶法是近几年进展起来的,主要以醇盐为原料,在肯定的温度和条件下进展水解和缩聚反响,而随着缩聚反响的进展以及溶剂的蒸发 ,具有流淌性的溶胶渐渐变为略显弹性的固体凝胶,然后再在比较低的温度下烧结成为所要合成的材料。凝胶的构造和性质在很大程度上打算了其后的枯燥、致密程度,并最终打算材料的性能。【17】除了通过对反响过程工艺的把握来对材料进展设计外 , 各种化学添加剂(

32、如 SDS,SDBS)往往被引入到 sol-gel 反响过程中, 这些添剂可以转变水解、缩聚反响,转变凝胶构造均匀性,同时也能够把握其枯燥行为。【18】以 Fe(NO3)39H2O 和 Si(C2H5O)4 为初始物制备了 -Fe2O3,生成的凝胶在一周之内渐渐升温到 100 ,为了避开生成 -Fe2O3 相还要在 150保温 24h。然后以每次上升 50并保温 30min 的速度升温到 500进展煅烧。XRD 观看说明其粒径为 34nm。把 FeCl2 和 FeCl3 混合物加到碱中,然后用 HClO4 处理沉淀物而得到 -Fe2O3。用聚乙烯磺酸树脂与氯化亚铁盐溶液反并在 NaOH 和 H

33、2O2 的存在下合成了 -Fe2O3。在硝酸铁乙二醇甲醚溶液体系中参加硅酸乙酯,用溶胶-凝胶法制备 -Fe2O3 纳米晶粉体,硅酸乙酯的参加不但加速凝胶化过程,而且有效抑制氧化铁晶粒的生长, 提高 -Fe2O3 向 -Fe2O3 转变的相变温度。【19】3.3 微乳法微乳液是被外表活性剂稳定了的热力学体系。W/O 微乳液是由水、油(有机溶剂)、外表活性剂和助外表活性剂组成的，其中的水相是一个个微小的反响场， 能够制备各种纳米粒子。取辛烷基苯酚聚氯乙烯醚和正己醇的混合液 (3:2)50 ml，参加肯定量定浓度(220)硝酸铁溶液，振荡均匀，然后参加 200 ml 环己烷，振荡使其成为均匀透亮的微

34、乳液，再在搅拌下渐渐滴入被氨饱和的环己烷，使沉淀反响进展完全，连续搅拌数分钟，高速离心分别沉淀物，用乙醇洗涤三次，再用水屡次洗涤，制得粒径为 4 nm 左右的 -Fe2O3 超微小粒。以正己醇为关心外表活性剂，适当比例的水Triton X-100环己烷体系可构成 W/O 型微乳液，再参加 Fe(NO3)3 或 NH4OH 溶液，最终制备出平均粒径在 20 nm 左右的-Fe2O3 粉体。【20】3.4 共混包埋法混包埋法是将磁性超徽顺粒均匀分散在外表活性剂或聚合物中, 通过交联、絮凝、雾化、脱水等手段使修饰剂包扭在磁性顺粒外表, 形成核一壳构造的磁性徽球, 是目前常用的制备方法之一，共混包埋法

35、制备截性徽球主要是通过范德华力、氢健、配位键和共价健等作用将水溶性高分子物质缠绕在无机磁性倾粒外表, 形成来合物包砚的磁性徽球。安小宁等用壳聚箱在溶液中共混包埋磁粉制备出高磁性的壳雍籍徽球, 并争辩了包埋磁粉使用的壳聚糖与磁粉用的比例对磁性壳聚精徽粒磁性的影响, 结果说明, 磁性充菜籍徽狡的磁性与壳雍糖的用成反比。壳聚糖包彼的磁性徽球经戊二醛修饰、环氛氛丙烷交联制得高磁性壳琅糖徽位, 此徽粒与卵清蛋白共价结合得到磁性亲和吸附剂 , 可应用于胰蛋白酶的亲和纯化。等先通过孩液共沉淀法制得氧化铁纳米粒子, 然后使用共混包埋法将一氨丙墓三乙氧基硅烷通过硅烷化反响包理到纳米粒子外表 , 包极后的粒子仍具

36、有超顺磁性和高的磁响应性, 且引人了功能基团一, 能连续俩联药物等生物分子。此法制备磁性徽球的优点是方法简洁, 徽球外表不播要化学修饰就含有活性功能荃团, 可以直接偶联所偏的配体缺点是制备的磁性徽球大小难以撼制, 粒径分布较宽, 外形不规章壳层中易混有杂质 , 因此用于免疫侧定和细胞分别时受到很大的限制而且不同徽球的磁含也不全都 , 磁强度相差颇大, 聚合物对磁核包砚不够密实, 易泄磁。【21】3.5 单体聚合法单体聚合法：是将磁性粒子均匀分散到含有单体的溶液或乳掖中, 利用引发剂引发单体进展聚合反响, 从而生成内为磁核外为聚合物的磁性高分子微球用单体策合法制备磁性高分子徽球的方法主要有悬浮聚

37、合、乳液雍合、分散聚合法等。等利用反相微乳液法在正己烷反相胶束的水核中制备出改性的, 粒径且分布较窄, 合成的纳米狡子表现出高的稳定性和超顺磁性 , 且无及其毒, 可用于药物传输它生物医学应用。【22】承受分散聚合法, 在醉水体系和磁流体存在的状况下, 通过苯乙烯与一异丙基丙烯酞胺共聚, 合成出一热敏性磁性徽球。该徽球在水溶液中具有明显的热敏特性, 有望在生物大分子如蛋白质分别中应用。等利用共聚合法合成了聚丙烯酸包彼的 , 通过引人狡基官能团, 可用于的纯化和分别该法的优点是制得的磁性粒子磁响应性强, 外形较规章, 大局部成圆球状, 且粒度分布较均匀, 缺点是其粒径较大, 疏水性单体聚合生成的

38、磁性微球外表一般不含功能活性基团, 摇要通过外表化学改性才能带上活性基团。用硫酸渣制取：用选矿方法将硫酸渣提纯，使其含铁量到达 6566将该精矿与稀硫酸一起加热反响，直到反响膨胀，消灭白色的 CaSO。为止，冷却后过滤，得到较浑的浅红色液体。将边脚料参加到滤液中，略加搅拌后静止，待溶液中的三价铁离子转变成二价铁离子，溶液成蓝绿色为止，捞出铁皮残渣(可连续使用)并往溶液中参加载体进展除杂。将载体滤出后得到蓝色的透亮溶液。将透亮溶液置于 l 000 mL 的中和氧化器上，参加乳化剂乳化，本次试验乳化剂用量为 2023gt 镕-，在充分乳化后，逐滴参加氨水直到反响至终点，此时 pH=775。生成物为

39、浅黄色粉体 FeOOH，经静止沉降，反复洗涤得到纯洁的 FeOOH，再经过滤烘干，粉碎，煅烧即得到超细粉体纳米氧化铁。颜色为棕红色。晶形为球状。【23】试验中得的氧化铁粉体的粒径还不均匀，大的近 120 nm小的缺乏 40 nm说明反响条件把握不抱负，尚须进一步争辩使其粒度根本均匀的相关条件。4、水热法水热反响是高温高压下在水水溶液或水蒸气等流体中进展有关化学反响的总称，依据反响类型不同可分为水热氧化、复原、沉淀、合成、水解、结晶等。水热法多以 Fe(NO3)3，或 FeCl3 为原料，在一种稳定剂(如 SnC14)存在下，加热至肯定温度，固液分别，Fe(OH)3 沉淀经洗涤重分散于水中，调整

40、 pH 值后参加反响釜，升温反响一段时间，冷却出釜后处理即得产物。仪器：台式烘箱，721 或 722 型分光光度计，医用高速离心机或 800 离心沉淀器， 酸度计，多用滴管，20ml 具塞锥形瓶，50ml 容量瓶，离心试管，5ml 吸量管。试剂：1.0mol/lFeCl3 溶液，1.0mol/l 盐酸，1.0mol/lEDTA 溶液，1.0mol/lNH42SO4 溶液。方法：1. 先将玻璃器皿清洗干净，烘干备用。2. 水解时间的影响：按 1.8*10-2mol/lFeCl3 溶液、8.0*10-4mol/lEDTA 的要求配制 40ml 水解液， 通过多用滴定管滴加 1.0mol/l 盐酸，

41、以酸度计监测调整溶液的PH 值至 2，置于50ml 具塞锥形瓶中，放入 105的台式烘箱中，观看水解前后溶液的变化。每隔30 分钟取样 20ml，于 550ml 处观看水解液吸光度的变化，直到吸光度(A)根本不变，观看到桔红色溶胶位置，绘制 A-t 图，约需读数 6 次。3.水解液 PH 值的影响：转变上述水解液的 PH 值，分别为 1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，用分光光度计观看水解 PH 值的影响，绘制 A-PH 图。4. 水解溶液中铁离子浓度的影响：转变步骤 2 中水解液的铁离子浓度， 使之分别为 2.5*10-2mol/l ， 5*10-3mol/l，1.0*10-2mol/l

42、，用分光光度计观看水解液中铁离子浓度对水解的影响，绘制 A-c 图。5. 取上述水解液一份，快速用冷水冷却，分为两份，一份用高速离心机离心分别，一份参加NH42SO4 溶液使溶胶沉淀后用一般离心机离心分别.沉淀用去离子水洗至无氯离子为止，比较两种分别方法的效率。6. 产品的鉴定：用激光粒度测定仪测定所得氧化铁的粒度。利用电子显微镜和 X 射线衍射仪对所得氧化铁进展构造分析。结果与争辩：1. 反响温度的上升，反响产物由Fe2O3 和 FeOOH 相向 Fe2O3 转变，说明反响温度的上升有利于形成-Fe2O3。这是由于随着反响温度的上升，Fe3+在溶液中的水解速率相对加快，有利于形成 Fe(OH

43、)3 晶核，促进 Fe2O3 晶体的生长。2.反响时间的延长，样品的物相组成均有 Fe2O3 和 FeOOH 相，但随着时间的延长，物相中的 FeOOH 相强度明显减弱，相对含量渐渐削减，说明反响时间的延长有利于纯度的提高。3.肯定的铁离子浓度范围内，随着铁离子浓度的增大，吸光度增大；超出肯定的范围，则根本保持不变。氧化铁的粉末 X 射线衍射光谱分析：经水热法合成的样品的粉末 XRD 衍射光谱图示经 PCPDF(XRD 数据库)卡核实全部品面衍射角位置都与标准卡的全都， 可知所制备的纳米氧化铁为a-Fe2O3,纳米氧化铁的晶粒大小可用Seherrer 公式来推断 Seherrer 公式：=KX

44、flcos0D 为平均晶粒尺寸；K 为外形因子，对于不同的晶体取值不同，Fe2O3 取089； X 为 x 射线波长，其值为 015406nm；p 为经校正后 x 射线衍射峰的半高宽(扣除仪器宽的影响)；0 一衍射角。依据公式 Seherrer 计算得粒径最小值为 4286 纳米(021 衍射面)最大值为 834 纳米。用 BET 氮吸附法测得纳米氧化铁的比外表为 1685m2g。依据公式：D=6(Ap)I，式中：D 为平均粒径；A 为比外表积；p 为密度(其值为 52759cm3)。计算得平均粒径为：D=610“(16，855275)=675nm。其结果与透射电镜测得的粒径以及粒度分布仪测得

45、的数据都相吻合。水热法制得的纳米氧化铁经粉末 X 一衍射说明合成样品为 aFe2O3。样品的 BET 比外表测定、透射电镜和激光粒度测定说明样品的 BET 比外表为 1685m2g，平均粒径为 675nm。透射电镜测得的粒径和通过粉末 X 一衍射半峰宽计算以及激光粒度分布仪测得都获得了全都的测定结果。【24】结论：承受水热法,在不添加任何有机改性剂的条件下,成功地得到了纳米氧化铁。该法制得的粒子纯度高，分散性好,合成工艺简洁；但操作简单，对设备要求高， 本钱较高。展望： 纳米氧化铁不仅具有其它纳米材料的优异性能,用途极其广泛,而且本钱格外廉价. 随着材料科学技术的不断进展,纳米氧化铁的制备方法

46、也在不断的推陈出,各种方法不断进展穿插、渗透、取长补短,或许能制备出性能优异的纳米氧化铁颗粒,如气敏电极、专一高效的催化剂等. 因此在今后相当长一段时间内,如何提超群细粒子的分散性和改善粒子外表性能仍旧是全部粉体材料科技工作者关注的焦点。三氧化二铁作为一种重要的化工原料,可广泛用于建筑材料、催化剂、功能陶瓷等工业中。从世界范围内来看,氧化铁的消费量不断增加,其中 70%是合成氧化铁,30%来自自然氧化铁。随着科技的进展和社会的进步,对铁氧化物的品质、制备工艺和规模提出了越来越高的要求。因此,探究适合时代要求和生产规模的铁氧化物制备的途径,特别是无污染、低能耗、高产率的制备途径, 始终是科学工作

47、者追求的目标。参考文献：【1】李燕玲，纳米氧化铁的制备及其性能表征A,2023 年 6 月.【2】纳米材料争辩现状和进展前景及医药应用 2023/3/19/09:38【3】徐锁平,朱广军 化学法制备纳米氧化铁颜料争辩进展涂料工业2023 年3 月 第 34 卷第 3 期 .【 4 】 Dormano J I ， Fiorani D Magnetic Properties of Fine Par tidesMAmsterden：NorthHolland，1 991：309423【5】Robert CCRC Handbook of Chemistry and Physics rMCleveland

48、：The Chemical Rubber CO ，1980：301302【6】杨宗志效应颜料在涂料中应用的进展(I)J现代涂料与涂装，1987(4)；2831【7】张立德，牟季美纳米材料和纳米构造M北京：科学出版社，2023：503508【8】于耀宇，李安民.磁导向下磁性药物载体脑定位分布的争辩， 中华试验外科杂志，2023,17 (3): 257-258.【9】明喻德忠，蔡汝秀，潘祖亭纳米级氧化铁的合成及其对六价铬的吸附性能争辩.武汉大学学报(理学版)，2023, 48 (2): 136-138.【10】杨学宏，史佩红，马子川，等透亮氧化铁颜料的应用及进呈现状J河北师范大学学报，2023，28(5)：505 509【11】蔡玉