纳米氧化铁的制备与应用研究进展.doc

纳米氧化铁的制备与应用研究进展.doc纳米氧化铁的制备与应用研究进展
【】本文介绍了纳米氧化铁的性质,综述了近年来纳米氧化铁的制备方法,初步探讨了制备工艺过程中所存在的问题,并介绍了纳米氧化铁的性能及其在各种领域中的应用。
【关键词】纳米氧化铁;性能;制备;应用

纳米氧化铁具有良好的耐光性、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、汽车面漆、电子、高磁记录材料、催化剂以及生物医学工程等方面,且可望开发新的用途[1,2]。本文简单介绍了纳米氧化铁的性质,并论述了纳米氧化铁制备方法和应用。

纳米氧化铁的具有纳米粒子与纳米固体的基本特性,如表面效应,小尺寸效应,尺寸效应等,也表现出自身的特性与块体材料不同的现象。目前应用最多的氧化铁主要是α-Fe2O3,纳米α-Fe2O3的主要性质是有较好的耐热性、磁性、耐光性,并且纳米微粒尺寸小有较高的表面能,因此表现出很多不同于普通尺寸材料的特征。纳米氧化铁除了具有普通氧化铁的耐腐蚀、无毒等特点外,还具有分散性高、色泽鲜艳、对紫外线具有良好吸收和屏蔽效应等特点,可广泛应用于闪光涂料、油墨、塑料、皮革、汽车面漆、气敏材料、催化剂、电子、光学抛光剂、生物医学工程等行业中[3]。

纳米氧化铁的制备方法总体上可分为干法和湿法。湿法在工业生产中使用的较为广泛。一般以工业绿矾、工业氯化(亚)铁或硝酸铁为原料,采用强迫水解法、水热法、胶体化学法等制备。干法常以羰基铁或二茂铁为原料,采用火焰热分解、气相沉积、低温等离子化学气相沉积或激光热分解法制备[4]。由于湿法具有原料易得且能直接使用、操作简单、粒子可控等优点,因此工业上多用此法制备纳米氧化铁。
目前湿法制备纳米氧化铁的主要方法有如下几种:
[5,6]
主要是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合,在铁盐溶液中再加入一定的沉淀剂(如OH-)来制备铁的前驱体沉淀物,再将此沉淀物经过干燥或煅烧,来制得相应的纳米级氧化铁粒子。此方法可分为直接沉淀法和均匀沉淀法。

均匀沉淀法是在铁盐溶液中加入某种物质,使之通过溶液中的化学反应缓慢地生成沉淀剂。常用的铁盐溶液是FeCl3或Fe(NO3)3溶液,常用的试剂是尿素,它在水溶液70
℃左右发生分解作用,加热时水解产生CO2、NH4+、OH-,它们促进和控制Fe3+水解,从而达到快速均匀成核的目的。其反应方程式可表示为:
Fe3++ (NH2) 2CO+ 4H2O =Fe(OH)3 + CO2 + 2NH4++ H+ (1)
2Fe(OH)3 =Fe2O3+3H2O(2)
该方法的优点是水解反应发生时,氨类化合物加热产生的NH4+、OH-等,可以促进和控制铁盐的水解,达到快速均匀成核的目的,从而可以减少强水解带来的杂质。该法的缺点是水解温度必须严格控制,温度过高水分蒸发过快,体系浓度难以控制,同时铁盐的水解加剧,易出现成核不均的现象;温度过低,则不利于水解的进行。

氧化沉淀法是制备超细氧化铁的最常见方法,它以二价铁盐为原料,所以制备过程当中要通过氧化来实现Fe(Ⅱ)到Fe(Ⅲ)的转化。氧化沉淀法大多是以空气为氧化剂,在惰性气氛下,往二价铁盐溶液中加入过量的沉淀剂(NaOH、氨水