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1、第一章综述1.1概述1.1.1氧化铁的性质纳米科学技术是20t！；纪80年代末诞生并崛起的新科技，它的基本内涵是指在.，.，）范固内认识和改造自然，通过直接和安排原子，分子创造1010纳米尺寸（新物质，以及改造原有物质使其具有新的性质1。纳米材料具有量子尺寸效应，小尺寸效应，表丽效应及宏观量子隧道效应等基本特性1。这些基本特性使纳米材料具有不同与常规材料的潜在的物理，化学性质，因此引起人们的广泛兴趣。纳米氧化铁（nano-sized iron oxide）具有良好的耐候性、耐光性、磁性和对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应，可广泛应用于闪光涂料、油墨、塑料、皮革、汽车商漆、电子、高磁记录材料、催化
2、剂以及生物医学工程等方面，且可望开发新的用途2,3。通常，铁的氧化物及其经基氧化物均归属于氧化铁系列化合物，按价态，在l型结构的不同可以分为（a、ti、y-)FeO、FeO、FeO和（a气。、y-).,FeOOH.按色泽又可以分为，红、贫、橙、棕、黑。较具实用价值的有，。FeO,。FeO、白 FeOOH、FeO等。制：1.1.2氧化铁的应用l纳米氧化铁在装饰材料中的应用在颜料中，纳米氧化铁又被称为透明氧化铁（透铁）。所谓透明，并非特指粒子本身的宏观透明，而是指将颜料粮子分散在有机相中制成一层漆膜（或称油膜），当光线照射到该漆膜上时，如果基本不改变原来的方向而透过漆膜，就称该颜料粒子是透明的。透
3、明氧化铁主要有5个品种，即透铁红、贫、黑、绿、棕。透明氧化铁颜料因其有0.01口m的粒径，因而具有高彩度、高着色力和高透明度，经特殊的表丽处理后具有良好的研磨分散性。透明氧化铁颜料可用于1由化与醉酸、氨基醉酸、丙烯酸等漆料布1J成透明色漆，有良好的装饰性。此事，透明漆既可单独，也可和其他有机彩色颜料的色浆相混，如加入少量非浮性的铝粉浆则可制成有闪烁感的金属效应漆，与不同颜色的底漆配套，可用于汽车、自行车、仪器、仪表、木器等要求高的装饰性场合。透铁颜料强烈吸收紫外线的特性使其可作为塑料中紫外线屏蔽剂，而用于饮料、医药等包装塑料中。纳米Fe。在川静电屏蔽涂料中也有广阔的应用前景，日本松下公司己研制
4、成功具有良好静电屏蔽的FeO纳米涂料。这种具有半导体特性的纳米粒子在室混下具有比常规的：，氧化物高的导电性，因而能起到静电屏蔽作用。2纳米氧化铁在油墨材料中的应用透铁黄可用于罐头外壁的涂装，透铁红油墨为红金色，特别适合罐头内壁用，加之透铁红耐300的高温，是汹型中难得的颜料珍品。为提高钞票的印制质量，往往在印钞油墨中加入纳米氧化铁颜料来保证钞票的色度和彩度等指标。3纳米氧化铁在着色剂中的应用随着人们生活水平的提高，人们越来越重视医药、化妆品、食品中使用的着色剂，无毒着色剂成了人们关注的焦点。纳米氧化铁在严格控制附和重金属含量的情况下，是良好的着色剂。纳米氧化铁可用于制造化妆品中的粉饼，若与珠光
5、颜料并用可使珠光颜料着色，增添珠光粉的魅力。药用明胶胶囊、果冻和某些饮料等也都使用了透明氧化铁作为着色剂。4纳米氧化铁在光吸收材料中的应用纳米微粒的量子尺寸效应使其对某种波长的光吸收带有蓝移现象和对各种波长光的吸收带存在宽化现象，纳米微粒的紫外吸收材料就是利用这两个特性而制成的。通常，纳米微粮紫外吸收材料是将微粒分做到树脂中制成膜，这种膜对紫外光的吸收能力依赖于纳米粉子的尺寸和树脂中纳米粒子的掺加量和组分。FeO纳米微粒的聚固醇树脂膜对600nm以下的光有良好的吸收能力，可用作半”导体器件的紫外线过滤器。5纳米氧化铁在磁性材料和磁记录材料中的应用作为磁记录单位的磁性粒子的大小必须满足以下要求：
6、赖粮的长度应小子记录波长，粮子的宽度（如可能长度也包括在内）应该远小于记录深度，一个单位的记录体积中，应尽可能有更多的磁性粉子。纳米FeO具有良好磁性和很好泛的硬度。氧磁性材料主要包括软磁氧化铁（a-FeO）和磁记录氧化铁（y-,FeO）。磁性纳米微粒由于尺寸小，具有单磁崎结构、矫顽力很高的特性，用它,:ljl1J作磁性记录材料可以提高信唤比，改善图像质量。目前，所用的录像磁带一般使用的磁性超微粒为铁或氧化铁的针状粮子（如针状y-FeO)4,5。记6纳米氧化铁在定向药物中的应用2 定向药物是目前药物技术研究的热点之一。在外加磁场的作用下，通过载体一纳米微粒的磁性导航，使药物移向病变部位，达到定
7、向治疗的目的。这样不但可以极大地提高药物的效率，而且能减少药物在人体其他器宫上的量，从而有效避免药物在对病灶作用的同时伤害人体其他器官础。磁性氧化铁生物纳米颗粒具有比表丽效应和磁效应，易定向，对人体无副作用，可作为药物定向的有效载体。据报道，磁性氧化铁外包葡聚糖生物纳米颗粮，可作为基因载体，在酸性条件下，该纳米颗粒表现出DNA结合力及抵抗DNASE-I消化的作用7。10m50 m的FeO的磁性粒子表丽包覆甲基丙烯酸，尺寸为200阻，这种亚微”米级的粒子携带蛋白、抗体和药物可以用于癌症的诊断和治疗。这种局部治疗效果好，副作用少，很可能成为癌症的治疗方向。7纳米氧化铁在催化剂中的应用纳米氧化铁具有
8、巨大的比表丽，表丽效应显著，是一种很好的催化剂。纳米粒子由于尺寸小，表商所占的体积百分数大，表丽的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子自己位不金等导致表丽的活性位增加。用纳米粒子制成的催化剂的活性、选择性都高于普遍的催化剂，并且寿命长、易操作。将用纳米。FeO做成的空心小球，浮在含有有机物的废水表面上，利用太阳光进行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行处理时采用的就是这种方法。纳米。FeO己直接用作高分子聚合物氧化、还原及合成的J佳化剂。纳米。FeO催化剂可使石油的裂解速度提高15倍，以其作为燃烧也催化剂制成的固体推进剂的燃烧速度较普通推进剂的燃烧速度可提高
9、110倍，这对制造商性能火箭及导弹十分有利。8纳米氧化铁在陶瓷材料中的应用氧化铁系统陶瓷首先以具有特殊磁性的问晶石型铁氧体而得到广泛的应用。目前用于氧化铁单元系统陶瓷的超细粉体多采用共沉淀法制备，此法制得的氧化铁:/g，用其常lj备的g比表面积为粉体平均粒径一般为40nm60 nm,30 m60 m 气敏陶瓷具有良好的灵敏度的。但由于共沉淀法中各反应物7（解后的沉淀速度不同，往往难以获得原子尺度的混合，以此烧结而成的陶瓷有可能存在微观结构上的不均匀，因此共沉淀法不能用于发展氧化铁多元系统陶瓷超微粉体的研究。3 9纳米氧化铁其他应用纳米氧化铁在其他方商也有应用，如用大分子葡聚糖包坦的磁性氧化铁可
10、用于肝和膊的磁共振遥影增强剂9，利用纳米级氧化铁与NT组成混合炸药来提高炸药的爆热10）等。1.2纳米氧化铁的制备方法目前，国内外有很多不同的纳米氧化铁的制备方法，总体上可分为液相法、因相法和气相法。液相法多以Fe(N03)3 9H20或FeC13 6H20为原料，采用沉淀水解法、i容胶凝胶法、7（热法等制备，因相法主要包括机械研磨法、固相反应法或热分解等方法，气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粉的方法，它有化学气相沉积法（PCVD）和激光热分解法等制备方法。1.2.1液相法1.2.1.1 沉淀7（解法
11、沉淀水解法是液相化学反应合成金属氧化物纳米颗粮最早采用的方法。主要过程包括两个阶段+3H水解：Fe3(OH)Fe(OH)(1),(2）姥烧：Fe(OH)FeO，根据工艺的不同，它目前有均匀水解法、强迫水解法、微波诱导水解法之分。1.2.1.2均匀水解法均匀水解法是在Fe(NO)9HO或FeCl6HO的溶液中加入沉淀剂，如c。但（阳）或（阳）co，在一定温度下，沉淀剂在水中缓慢地发生水解，产生OH离别出子，通过加热投制浴液中沉淀剂的分解速度，OH离子缓憧增加，使海液中的西安碱反应处于平衡与非平衡的临界状态，产生的沉淀颗粒很小且在整个浴液中均匀地出现，然后；股烧制备出纳米氧化铁粒子。欧延等人11）
12、以FeCl 6HO为原料，以：，尿素作为沉淀剂，在95下反应仙，300下般烧3h，得到2030nm的氧化铁，而且分散性很好。也可以向Fe(NO)9HO或FeCl 6HO的溶液中缓慢加稀阳”碱浴液使其发生水解反应，控制pH倚在一定范围，加入一定分散剂和表面活性剂，促使水解形成的Fe(OH）沉淀不断形核，利用分散剂等来抑制品核长大，干燥，燃烧s制备出纳米。FeO。樊夷、彭同江 12）利用该法制备出了粮径为50lOOnm,4 的氧化铁粉。他们研究了不同pH值对Fe(OH）沉淀粒径的影响。pH值较小，为4左s右时，粉体颗粒均匀，呈类球形，分散。性好，粒径为50lOOnm;pH值较大，为89时，样品颗粒
13、大而不均匀，团聚现象严重，有板柱状、纺锤形晶体生成。1.2.1.3强迫水解法强迫水解法以Fe(NO)9HO或FeCl 6HO为原料，在有一定浓度的HCl出或刚O存在下，于沸腾密闭静态或沸腾回流动态环坡下将Fe3强制水解来制备，；回细粒子a-FeO。记钟红梅等人13）以FeCl为原料，采用回流法制得了纳米氧化铁。随着FeClm浓度的增大，FeO粮径有增大的趋势，浓度为011012mol/L 时，可得到均匀球比形、粮径为3050nm的FeO粒子，当浓度为1.Omol/L肘，则粮径超过lOOnm，且以六方片为主。强迫水解法制得的粒子均匀，效率比均匀71(解法有所提高，但要求水解浓度较低，且在沸腾下进
14、行，能耗较高。1.2.1.4微波诱导水解法微波加热肘，反应体系中不存在温度梯度，有利于均匀分散体系的形成，通过辐射瞬间产生大量的热量可以加快浴浓的水解速度，为大量形核提供能量，大大缩短反应时间，降低粒子的尺寸。该方法比前两种方法大大提高了生产效率，但设备比较昂贵。总之，沉淀7（解法成本较低，工艺简单，质量稳定，但是沉淀物通常为胶状物，过滤较困难，且沉淀剂作为杂质残留，虫子多种金属不容易发生共沉淀反应，适应丽较窄。1.2.2溶胶凝胶法游胶疑胶法制备纳米氧化铁粮子，多以高价铁盐如Fe(NO)9日0或，FeCl6H O 为初始原料，在一定温度下，用低于理论量的碱（如NaOH）与之反应匀制备Fe(OH
15、）浴胶，再加入阴离子表商活性剂（如十二炕基苯磺酸纳），使胶体表s丽形成有机层而具有疏水性，采用有机浴剂（如月二I苯、氮仿）进行至在取，将Fe(OH）浴胶转移至有机相中，经减压蒸馆出有机相，残留物经加热处理即得纳5米氧化铁粮子。路胶凝胶法设备比较简单，制备出的纳米粮子均匀，粮度比较小，但是工艺3参数要求严格且不易控制，制备过程中还会挥发出毒性有机物，污染环填。1.2.2.1 溶胶凝胶法与冷冻干燥法相结合浴胶冷冻干燥￥it是将FeCl或Fe(NO）配制成浴液，控制pH值得到Fe(OH）沉mj定，离心洗涤除去溶液中的水，然后将其愤到液氮中，雾化的小液淌迅速冷冻成含有粉末的小颗粮，然后在低温条件下干燥
16、使冰升华，得到颗粮细小的Fe(OH),最后般烧制得纳米氧化铁粉。i午回华、李先园等人 14用该法制得粮径为2030nm的a-FeO纳米粒子。制备过程中初始铁盐浓度对自 FeO的粮径影响不明显，可以在较高浓度下，全来制备。FeO。相比海胶凝胶法，它控制因素少，不需要使用有机物和添加比活性剂，对环境污染小，是一种制备。Fe203的新方法，但需要在低温低压的条件下进行，成本较高，目前还没有进行大规模生产。1.2.2.2洛胶喷雾干燥法游胶琐雾干；陕法是得到Fe(OH）水浴胶后用喷雾器将胶体喷入热风。中，HO 匀分子迅速蒸发从而析出Fe(OH）细小颗粒，经般烧可得到纳米氧化铁粉15。中s南大学范景蓝等人
17、16采用Fe(NO)%Fe(NO）溶9HO晶体为原料，配成10 液，并在浴液中加入少量氮水，控制其pH值为2.0215，通过喷雾干燥方法和球磨制备出粮径为2060nm的氧化铁粉末。此方法结合了浴胶疑胶法和冷冻干燥法的优点，既不需使用有机物，也不需要在低压低温下进行，操作简单，成本降低，具有很大的商业价值。1.2.3水热法7（热合成法是指在密闭体系中，以7（为溶剂，在一定温度和水的自生压强下，使原始混合物进行反应的一种合成方法。由于在高温、高压7（热条件下，7（处于一种11备界状态，物质在水中的物理性质和化学反应性能均发生很大变化，因此，7（热化学反应异于常态17。纳米氧化铁的水热合成法制备多以
18、Fe(NO）或FeCl为原料，首先制备出，Fe(OH)凝胶，用水重新分散后，加入反应釜中，升温至一定温度反应一段时间，s冷却出釜后烘干处理即得。魏雨等人 18以Fe(NO)9HO为原料，缓慢加入，,NaOH溶液，将溶液的pH值调至7.58.0，加热至6070左右，过滤分离后，将Fe(OH)凝胶经洗涤重新分散于水中，再用NaOH溶液将pH值调至11.O11.5,6 左右后，加入反应釜中，升温至170左右反应2h，冷却出釜后烘干处理得到粮径几十纳米的立方和椭球形均匀。FeO胶体粒子。因为本论文就是采取水热s合法，在下丽1.3中会重点介绍7J热法。1.2.4超临界子燥法超l临界干燥法是近年来发展的一
19、项新技术，它是在干燥介质临界温度和压力下进行的干燥。在起临界状态下，气液界面消失，液体的表丽张力为零，凝胶中形成无气液相区别的流体，气液界面直接转化为无气液相区别的流体，这种流体兼具气体和液体性质，且具有极好的渗透性、较低的粘度和较高的传质速率，粘度为,-,19，因而能够保持物料原来的结构和状态，10对应液体的10不使粒子团聚把海剂除去，得到纳米氧化铁粉。首维良等人20利用该法制备出了粮径为58nm的超微细氧化铁粒子。他，溶液，自己制成Fe加入适量的表面活性剂，缓憧滴加一们取一定量的FeC16HO 约定量的氮水，调节pH值在89，在室温下陈化一段时间，制得Fe(OH）的7Ji，疑胶。r，然后用
20、分析纯乙醉置换溶胶中的水得到醉凝胶，用蒸饿水洗涤除去溶液中的Cl 控制温度和压力达到乙醉的备界状态，使整个体系处于11备界状态，保持一段时间，们的浓度、pH值、陈化时间，缓慢释放乙醉，燃烧得到纳米氧化铁。控制Fe可得到不同粮度的纳米氧化铁。1.2.5微乳液法微乳液通常是主表丽活性剂、助表丽活性剂（通常为盼：类）、油和水或电解质水浴浪在适当的比例下自发形成的透明或半透明的、低粘度和各向同性的热力学稳定体系。根据体系中油I7J比例及其微观结构，可以将其分为正相的0/W和反相的W/021，其结构示意图见图l22。微乳液结构示意图阁1s，和A用微乳液法制备氧化铁粒子时，首先分别制备出含Fe电解质浓的微
21、乳液胶东表丽，由于布朗运动使胶东发生碰撞含碱溶液的微乳液B，然后将它们混合然后分裂重新形成单分，胶东活性剂层被打开，使胶东间发生反应生成Fe(O H),使纳通过超离心或加水利芮嗣混合物的方法，（OH）胶束。反应完成后敞的Fe,干燥处再以有机浴剂除去附着在表丽的油和表面活性剂，米微粉与微乳液分离，理即可得到纳米级的氧化铁粮子。超声波法1.2.6主要靠的是其超声空化所产生的独特作用和规超声波应用于化学反应过程，的形成、振荡、扩大、收或气泡）23。超声空化是指超声场中液体内空泡（律泡内的气体或蒸汽被压缩而产生高温或局缩、崩琐的过程。在空泡崩愤闭合时，局部，1900K左右K，都高压，气相反应的温度瞬间
22、可达50001夜相反应温度瞬间在，并伴有强大的冲109K/s，以上，压力瞬间在5.0510温度变化瞬间高达Pa以及放电、发光等作用。这种机械效应和热效应为在h)(400 Kn击波和强射流一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种新的非常特殊的物理为0句H环模。超声空化能强化浴液化学反应的主动力。陈喜蓉等24以FeSO,.用磷酸调，然后加入表面活性剂和分散剂生成Fe(OH），原料，滴加限制co溶液，川分离固lh，反应在2530和超声波的作用下进行氧化，pH节其值，通入空气的球形粒子。超声波法制备出的050nm的。Fe干燥处理得到平均粒径为液，”具有工业化生产的工艺要求低，0-Fe o粒子
23、粒度小尺寸大小均匀分散性好比潜力。81.2.7固相法固相法包括机械粉碎法、固相化学反应法和热分解法。机械粉碎法使用搅拌球磨机、叨，、磨机、行星球磨机等。它是将物料放入粉碎机中依靠机械力的作用使物料细化。该方法工艺简单，成本低，产量大，但产品粮度范固较宽，很难制得lOOnm以下的粉体，研磨机的磨损会对产品产生一定的污染，长时间的机械能作用会使物料发生一定程度的机械力化学反应25）。回相化学反应法是将Fe(NO)9HO或者FeCl 6HO与NaOH按照一定比例白”充分混合后，进行烧绪，由于回相反应中扩散非常眩，而且首先生成无定形的FeOOH,表丽包程着NaCl等阻止其继续长大或团聚，故可以得到纳米
24、级的粒子。景苏等人26）以FeCl 6HO和KOH为原料，在600800的illli度下进行烧结，匀制得4050nm的a-FeO。因相化学反应法操作简单，转化率高，污染少，制备的也产物粒径小，1直度分布均匀，无团聚现象。热分解法以一些铁化合物（如拧橡酸铁、草酸铁等）为原料，通过灼烧来制备氧化铁纳米粉子。严新等人27以拧核酸为原料，在400600；1段烧35h，制备粮径为十几纳米的。FeO或y-FeO。温度为400肘，产物为y-,F eO,500 时，产物为。FeO和y-FeO的混合物，600时，则完全为。,FeO。温度和灼烧时间变化对粮径有一定的影响，但变化不大，在25nm的商围也内。1.2.
25、8气相法气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法28、29）。它可以分为物理气相沉积法和化学气相沉积法。物理气相沉积法是在fi:1性气体中利用电弧、高；顷感应或等离子体加热法将氧化物加热，使之汽化，然后冷却凝聚形成纳米粮子。化学气相沉积法利用挥发性金属化合物或金属单质蒸汽通过化学反应生成所需化合物，在保护气体环境下快速冷凝，从而制备各类物质的纳米微粮。气相法的优点是设备简单，颗粒均匀，纯度高，粒度小，分散性好，反应条件易控制，只要控制反应气体和气体的稀薄程度，就可得到少团聚或不团聚的超细粉末，能连续稳
26、定生产且能耗少，已有部分材料开始工业化生产。但其缺点是产率低，930。成本较高，粉末的收集较困难1.3水热法制备纳米粉体1.3.1 7J.热法的概述通过溶液中的化学反在超临界7J.溶液中，水热法是指在高温、高压的条件下，如一些高烙点应来制备各种功能材料的方法。水热反应一般需要有矿化剂参与，参与结构重排或加速化学的盐、酸或碱。加入矿化剂可以稍大反应物的浴解度，反应。纳米粉体的形，90LI:!：纪年代开始用于树备纳米粉体，在水热反应过程中7J.热法20具有环，成经历了一个游解一一一结晶的过程，由于在高压釜的密封体系中进行境友好、低温、产物纯度高、分散性好、均匀、粒径分布窄、无团聚、ilm1型好、己
27、，成为重要的纳米材料制备技术，发展迅速。目前形状可校、易工业化等特点，叫（，；）（，.剖（o,.,l)、BaTiO,WO FeO报道的7.K热法制备的纳米材料有TiO、川剧，l!”。（,oJ(l、MoOZnO等多利l物质。、BiO，为原料制备出0以FeCl 剧本工作用水热法在不添加任何改性剂的条件下，约将其应用于化学气。均匀分散的棒状Fe。了直径在6080阻，长度在200nm左右、但对纳布1J备出了直径约30nm，长度在微米级的碳纳米管。相沉积法制备碳纳米管中，米氧化铁的形成机理及其在碳纳米管制备中的作用进行了讨论。1.3.2水热法原理：7.1热反应过程初步认为包括成原子或分形前驱体充分浴角序
28、，基原成核结晶晶粮生成f;!J制备粮度尽可能小主要有两个方丽，对于水热法在纳米材料中的应用要求，的纳米产物和特殊形状的纳米产物。可为满足这两个要求，在上述过程中成核结品和品粮生长几乎是同步进行的P其i!fi!1*.v.生长钩速度越快制得的粉体就越细，见，其成核速度直接影响品粮大小，合品粮均相成核理论，可以从中了解如何控制条件来加快成核速度以减少团聚。10可以表示为成核速度J,c/kT)exp(-6 b J a exp(-EkT）口J主主4RcIl从中可以看出，除物质的本性之外，J只和成核时的温度T和反应物浓度C有关，加快成核速率有两个途径：(1）升高成核时的温度(2）增大成核时反应物浓度但是，
29、我们都知道在反应的实际过程中可能还存在实际反应温度和浓度问题，所以实际问题要实际考虑。1.3.3水热法的分类7.1热法用于制备纳米材料己经较为广泛的应用于纳米材料制备领域，根据其在制备过程中所用的原理不同，可归纳为以下几个方面。(1）水热氧化法利用高温高压水（一些有机溶剂等）与金属直接反应生成新的化合物。在常温常压浴液中，不容易被氧化的物质，可以通过将其置于高温高压下来加速氧化反应的进行(2)7.J热占百化法：以一些非晶态的氢氧化物，氧化物或7.1凝胶为前驱体促使一些非占百化合物脱水结ii，在7.1热条件下结ii，成新的氧化物品粮。这种方法可以避免缎烧引起的团聚，也可以用来解决需灼烧反应制备过
30、程的后处理。(3）水热沉淀法根据物质沉淀难易程度不同，非沉淀以新的物质沉淀下来，或本来的沉淀物在高温高压下溶解而又以一种新的更难榕的物质沉淀下来，从而得到产物的方法(4)7.J热分解氢氧化物或含氧西安盐在西安或碱7.1热浓浓中分解生成氧化物粉末或晶体，或者氧化物粉末在酸或碱的水热浴液中再分散为更细的粉末的过程称为水热分解。(5)7.J热合成法可以在很宽的范围内改变参数，使两种或两种以上的化合物起反应，重新生成一种或几利l氧化物或复合氧化物。1.4本工作的思路和内容1.4.1思路近年来，科研工作者已开发出了一系列制备纳米级氧化铁的方法，如：激光热解法、浴胶凝胶法、J毡临界流体干燥等。然而，纳米1
31、饺子的比表面积和表面能较高，粒子极不稳定，在其制备和应用过程中存在团聚、易老化等问题。因此，有待于用更稳定的方法制备出自分散、抗烧结的纳米粒子。水热法由于操作简单、粒子可校等优点广泛应用于自分散氧化物的制备研究中。我国含氯资源丰富，本试验就是用氯化铁和氮水反应制备氧化铁前驱休，在再马费炉中；股烧后得到纳米氧化铁粉体。1.4.2主要内容本论文以FeCl 6HO和氮水于内衬聚四氟乙烯的高压釜，在140下水热反应：，一定时间，得纳米级前驱体氧化铁，把上述制备的前驱体放入；附锅中，在马弗炉中灼烧，所得砖红色粉末目II为纳米氧化铁。本工作分两个阶段，第一阶段通过确定的水热反应的时间、水热反应温度和；股烧
32、温度，调试不同pH的条件，得到的氧化铁的情况，确定最佳pH条件下的制备纳米氧化铁的途径。第二阶段，确定反应的pH值、水热反应时间和水热反应温度，通过改变锻烧温度，值得不同产品，通过XRD和红外光谱的表征，来判断最佳的；1段烧温度。在试验中选择最佳7J热时间肘，根据以往文献记载，不日本人实验的检测结果进行选择，最终综合考虑选择2小时为最终试验的水热反应时间。水热反应后得到产物在70下干燥24小时，得到产物再在马费炉中燃烧，后Ill得到氧化铁粉体。试验通过XRD,FTIR,TG-D TA,TEM进行表征，结果表明，采用水热法，在不添加任何有机改性剂的条件下，成功地得到了直径在6080nm，长度在2
33、00nm左右的均匀分散的棒状纳米FeO。12 第二章试验部分2.1前言纳米氧化铁由于高的表丽效应、体积效应以及量子尺寸等效应，表现出独特的光学、磁学、热学、催化等性质，广泛应用于磁性材料、颜料、精细陶瓷以及塑料制品的制备和催化剂工业中，在声学、电子学、光学、热学，尤其是医学和生物工程等方商也有广泛的应用价值和前景。同时，它还是一种新型传感器材料，不需要掺杂资金属就可用于检测空气中的可燃性气体和有毒性气体，具有气敏位同和能耗低的特点。纳米氧化铁粒子的制备方法对纳米技术的影响很大，对产品的影响也大。了解和掌握纳米氧化铁1饺子的各种制备方法，具有十分重要的理论价值。目前，国内外有很多不同的纳米氧化铁
34、的制备方法，总体上可分为液相法、因相法和气相法。1夜才目法多以Fe(NO)9HO或FeCl6HO为原料，采用沉淀水”扭曲部法、浴胶凝胶法、7J热法等制备，因相法主要包括机械研磨法、因相反应法或热分解等方法，气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法，它有化学气相沉积法（PCVD）和激光热分解法等制备方法。本工作就是采用FeCl 6HO和氮水为原料，首先制备出Fe(OH）凝胶，用水m重新分散并i殉节pH值后，加入反应釜中，升温至140，反应2小时，冷却将产物取出，洗涤35次，在烘箱中70保持24小时，将得
35、到的产物放在地锅中，放入马费炉中400燃烧取出即得纳米氧化铁。在本工作的第二阶段采用不同的般烧温度（200、300、400、500制备氧化铁。再通过XRDTEM红外光谱对得到的产物进行表征。2.2实验部分2.2.1实验试剂FeCl.6HO 分析纯必aCO 基准试剂2.2.2.实验仪器13 高压反应釜S-1型磁力搅拌器恒温烘箱101-1型电热鼓风干燥箱马费炉热亟分析仪红外光谱仪X射线衍射仪比表丽2.2.3实验内容初步骤天津市光夏科技发展有限公司中国宿州化学试剂厂出烟台市牟平区曙光精密仪器厂江苏省金坛市金城国胜实验仪器厂上海实验仪器厂有限公司制备FeO纳米粉体的反应如下：但Fe(OH)+OH I
36、Fe,Fe(OH)FeOOH+HO:.FeOOHFeO+HO出试验步骤如下：试验日期：2008.10.20 1，称取8.llg六水合氯化铁，加入30ml蒸馈水在磁力搅拌器上搅拌10分钟2，加入氮水调节PH为8.24.此时得到红褐色Fe(OH)3水凝胶3，烘箱140摄氏度，30分钟后自然冷却至30度4，过滤，洗涤沉淀3次5.在恒温烘箱70度放置24小时。6，在炉子里400度烧2个小时。最后得到产品1.85g 试验日期：2008.10.24 l，称取8.1lg六水合氧化铁，放入30n1l蒸馆水搅拌15分钟2.加入氮水，调节PH为8.39，此时得到红褐色Fe（。因3水凝胶。3，烘箱里140摄氏度。3
37、0分钟后自然冷却至30度4，过滤，洗涤数次5.恒温烘箱70度放置24小时6，炉子里400度2小时14 最后得到l.92g产物试验日期：2008.10.27 l，称取8.1lg六水合氮化铁，放入30n1l蒸馆水搅拌15分钟2加入氮水，调节PH为9.11，此时得到红褐色Fe(OH)3水凝胶3，烘箱140摄氏度，30分钟后自然冷却至30度4，过滤，洗涤沉淀3次5.在恒温烘箱70度放置24小时。6，在炉子里400度烧2个小时。最后得到产品2.0g产物试验日期：2008.11.04 l，称取8.Ilg六7）（.合氯化铁，放入30ml蒸馈7）（.搅拌10分钟2.加入氮水，调节PH为9.16，此时得到红褐色
38、Fe(OH)3水凝胶3，烘箱140摄氏度，30分钟后自然冷却至30度4，过滤，洗涤沉淀数次5在恒温烘箱70度放置24小时。6，在炉子里300度烧2个小时。最后得到产品2.26g产物试验日期：2008.11.07 1，称取8.Ilg六7）（.合氯化铁，放入30ml蒸馈7）（.搅拌10分钟2.加入氮水，i殉节PH为9.15，此时得到红褐色Fe(OH)3水凝胶3，烘箱140摄氏度，30分钟后自然冷却至30度4，过滤，洗涤沉淀数次5.在恒温烘箱70度放置24小时。6，在炉子里200度烧2个小时。最后得到产品2.37g产物试验日期：2008.11.12 1，称取8.llg六水合氯化铁，放入30ml蒸馈水搅拌10分钟2.加入氮水，调节PH为9.17，此时得到红褐色Fe(OH)3水凝胶3，烘箱140摄氏度，30分钟后自然冷却至30度15 4，过滤，洗涤沉淀数次5.在恒温烘箱70度放置24小时。6，在炉子里500度烧2个小时。最后得到产品2.27g产物16