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1、本科生课程论文及评阅书课程名称：化工实验研究方法及技术课程论文成绩论文题目：氧化铁纳米材料的制备及应用系（部）名称：化学与生命科学系专业名称：化学工程与工艺班级：化工本101班学生姓名：刘鑫学生学号：2010111786题目：三氧化二铁纳米材料的制备及应用摘要：纳米三氧化二铁广泛用于磁记录,气敏元件,光吸收材料，高效催化等领域。近年来，纳米氧化铁的制备技术和物性研究取得了较大进展，应用领域进一步扩展。本论文主要介绍了纳米氧化铁的几种制备方法及其性能的应用。关键词：制备方法；氧化铁；物理性能应用1引言：目前，纳米材料的合成引起了基础科学研究者的极大兴趣。纳米材料就是组成相或晶粒至少有一
2、维在尺寸上小于100nm的材料，它包含原子团簇、纳米微粒、纳米薄膜、纳米管和纳米固体材料等，表现为粒子晶体或晶界等显微构造能达到纳米尺寸的材料。由于氧化铁的许多优异性能使其在吸附、催化、磁性存储、气敏和湿敏材料、磁流体、生物医学等领域具有非常广泛的应用，纳米氧化铁的合成也引起了人们的注意。.2：氧化铁的性质纳米科学技术是20世纪80年代末诞生并崛起的新科技，它的基本内涵是指在纳米尺寸（10-9～10-7）范围内认识和改造自然，通过直接和安排原子，分子创造新物质，以及改造原有物质使其具有新的性质。纳米材料具有量子尺寸效应，小尺寸效应，表面效应及宏观量子隧道效应等基本特性。这些基本特性使
3、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-sizedironoxide)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。通常，铁的氧化物及其羟基氧化物均归属于氧化铁系列化合物，按价态，晶型结构的不同可以分为（α-﹑β-﹑γ-）Fe2O3﹑Fe3O4﹑FeO和（α-﹑β-﹑γ-）FeOOH.按色泽又可以分为，红﹑黄﹑橙﹑棕﹑黑。较具实用价值的有，α-Fe2O3﹑β-Fe2O3﹑α-FeOOH﹑Fe
4、3O4等。3：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、固相法和气相法。液相法多以Fe(NO3)3·9H2O或FeCl3·6H2O为原料,采用沉淀水解法、溶胶-凝胶法、水热法等制备;固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。3.1 液相法3.1.1： 沉淀水解法沉淀水解法是液相化学反应合成金属氧化物纳米颗粒最早采用的方法。主要过程包括两个阶段
5、:(1)水解:Fe3++3(OH)-→Fe(OH)3+3H+(2)焙烧:Fe(OH)3→Fe2O3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。3．1.2： 均匀水解法均匀水解法是在Fe(NO3)3·9H2O或FeCl3·6H2O的溶液中加入沉淀剂,如CO(NH2)2或(NH4)2CO3,在一定温度下,沉淀剂在水中缓慢地发生水解,产生OH-离子,通过加热控制溶液中沉淀剂的分解速度,OH-离子缓慢增加,使溶液中的酸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溶液中均匀地出现,然后煅烧制备出纳米氧化铁粒子。欧延等人以FeCl3·6H2O为原料,以尿素
6、作为沉淀剂,在95℃下反应4h,300℃下煅烧3h,得到20～30nm的氧化铁,而且分散性很好。也可以向Fe(NO3)3·9H2O或FeCl3·6H2O的溶液中缓慢加稀碱溶液使其发生水解反应,控制pH值在一定范围,加入一定分散剂和表面活性剂,促使水解形成的Fe(OH)3沉淀不断形核,利用分散剂等来抑制晶核长大,干燥焙烧制备出纳米α-Fe2O3。樊亮、彭同江利用该法制备出了粒径为50～100nm的氧化铁粉。他们研究了不同pH值对Fe(OH)3沉淀粒径的影响。pH值较小,为4左右时,粉体颗粒均匀,呈类球形,分散性好,粒径为50～100nm;pH值较大,为8～9时,样品颗粒大而不均匀,团聚
7、现象严重,有板柱状、纺锤形晶体生成。3.1.3 强迫水解法强迫水解法以Fe(NO3)3·9H2O或FeCl3·6H2O为原料,在有一定浓度的HCl或HNO3存在下,于沸腾密闭静态或沸腾回流动态环境下将Fe3+强制水解来制备超细粒子α-Fe2O3。钟红梅等人以FeCl3为原料,采用回流法制得了纳米氧化铁。随着FeCl3浓度的增大,Fe2O3粒径有增大的趋势,浓度为011～012mol/L时,可得到均匀球形、粒径为30～50nm的Fe2O3粒子,当浓度为1.0
