纳米氧化铁的制备及应用

《纳米氧化铁的制备及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、纳米氧化铁的制备及其应用髙令博化工与环境生命学部制药工程大连理工大学大连116023摘要：纳米氧化铁是一种多功能材料。本文综述了纳米氧化铁的各种制备方法,对各种制备方法优缺点进行了分析和比较，详述了纳米氧化铁在磁性材料、透明颜料、生物医学、催化剂等方面的应用，并对其发展前景进行了展望。关键词：氧化铁；纳米；制备；应用引言纳米材料和纳米结构是当今新材料领域中最富活力、对未来经济和社会发展有着十分重耍影响的研宄对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的组成部分。近几年来，世界各国对金属氧化物纳米粒子进行了广泛研究，并取得了

2、显著成效，其中纳米氧化铁由于具有广阔的应用前景而备受关注。1纳米氧化铁的制备纳米氧化铁的制备方法可分为湿法和干法。湿法主耍包括水热法、强迫水解法、凝胶一溶胶法、胶体化学法、微乳液法和化学沉淀法等。干法主要毡括：火焰热分解、气相沉积、低温等离子化学气相沉积法（PCVD）、固相法和激光热分解法等。1.1湿法1.1.1水热法水热合成法是指在密闭体系屮，以水为溶剂，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。1982年，用水热反应制备超微粉引起了国内外的重视。由于反应在高温高压的水溶液中进行，故为一定形式的

3、前驱物溶解一再结晶形成的良好微晶材料提供了适宜的物理化学条件康晓红等W采用载铁有机相与水相为反应物，于高压釜内进行水热反萃反应，经后处理后获得的氧化铁粉组成均一、粒度小、结晶完好。景志红等［4］也制备出了菱形、纺锤形和球形等不同形貌的氧化铁纳米颗粒。水热法制备的粒子纯度高、分散性好、晶型好且大小可控％反应在压热釜中进行，设备投资较大，操作费用较高［6］。1.1.2强迫水解法该法多以FeCl3或Fe（NO3）3为原料，在HC1或HNCb存在下，在沸腾密闭静态或沸腾冋流动态环境下进行强迫水解制备纳米氧化铁超细粒子［7］。制

4、备过程屮加一些晶体助长剂（如NaH2PO4），可降低水解沉淀和结晶生长速度，粒子生长完整、均匀。李巧玲等借助微波加热，采用沸腾回流的强迫水解法用三价铁盐直接合成了球形、椭球形、纺锤形、立方形等不同形状、表面光滑、均匀的a-Fe2O3纳米胶粒。魏雨等H用强迫水解法制备了单分散、均匀且粒径小于25nm的球形a-Fe2O3粒子。强迫水解法能够制备出不同形貌的氧化铁纳米粒子，但水解浓度较低（一般小于［mon1）。水解在沸腾条件下进行，因此能耗较高。1.1.3凝胶一溶胶法⑽凝胶一溶胶法是以醇盐为原料，在一定温度下进行水解和缩聚反

5、应，随着缩聚反应的进行以及溶剂的蒸发，具有流动性的溶胶逐渐变为略显弹性的阀体凝胶，然后再在较低的温度下烧结成为所要合成的材料。马振叶等人相转移法与溶胶一凝胶法结合，以FeCl3溶液和NaOH溶液为原料，并添加一定量的油酸和甲苯，制备出平均粒径为12nm的纳米Fe2O3粉末。曹维良等人［12］制得的前驱体氢氧化铁醇凝胶移至高压釜，程序升温，使体系达到超临界状态，利用超临界干燥技术［131制得几十纳米大小的氧化铁粉体，并讨论了煅烧温度对粒径的影响。凝胶一溶胶法反应温度低，产物粒径小，可控制在儿十纳米范围，为高密度记录打下良

6、好的基础，其合成工艺的可操作性，与大规模工业生产发展的要求相适应；但反应时间较长，II成本高，干燥时易开裂。1.1.4胶体化学法［14-16］胶体化学法是将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧除去有机成分，最后制得纳米材料。以高价铁盐为初始原料，在一定温度下，用低于理论量的碱（如氢氧化钠）与之反应制备出粒子表面带正电的溶胶；引入阴离子表面活性剂如十二烷棊苯磺酸钠（DBS），由于表面活性剂在水溶液中电离，产生的负离子团与带正电的胶体粒子发生电中和，使得胶体粒子表面形

7、成有机薄层从而使之具有亲油憎水性，再加入氯仿或甲苯等有机溶剂，将其萃取入有机相，经减压蒸馏出有机溶剂可循环再利用。残留物经加热处理即得纳米氧化铁。杨隽等［15］用该法制备出了粒径以4〜6nm的球形氧化铁超微粉体粒子。胶体化学法能够制备出超细、均匀、球形的氧化铁，但该法涉及大量的有机物，对操作环境要求严格。1.1.5微乳液法微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的乳液，从乳液中析出固相，以使成核、生长、聚结、闭聚等过程局限在一个微小的球形液滴屮，从而形成球形颗粒，又避免丫进一步团聚。徐甲强等［1

8、71以FeCl3为原料，以一定比例在溴化十六烷基三甲胺（CT-MAB）/正丁醇/环己烷/H20微乳体系中混合均匀，经处理制得-Fe2O3纳米粒子。微乳液法实验装置简单，能耗低，操作容易，所得纳米粒子粒径分布窄易于实现高纯化，II分散性、界面性和稳定性好。与其它方法相比粒径易于控制，适用面广，但工艺操作较难控制。1.1.6沉淀法沉淀