乙醇热制备α-Fe2O3纳米粉末及其催化性能

1.对CO的催化氧化 类立方体结构的α-Fe2O3纳米颗粒的六 个面均为{110}晶面，使得有大量的Fe离子暴 露在表面，因此具有较花状、多孔状或其他 纳米形貌的α-Fe2O3更强的催化性能，使100% 的CO氧化温度降低到230℃。关于α-Fe2O3对 CO氧化反应的催化作用机理，CO首先被吸附 在表面的Fe3+上，并被Fe3+周围的O2-氧化成 CO2;接着，被吸附在Fe3+上的CO和O2形成C03， 这个过程中的形成能足以使C02脱离α-Fe2O3表 面。





[1]顾宁，纳米技术与应用 北京:人民邮电出 版社，2002，70页. [2]李玲，向航.功能材料与纳米技术 北京: 化学工业出版社.2002，5页. [3]于兵川，无洪特，张万忠.光催化纳米材料 在环境保护中的应用[J].石油化工，2005， 24(5） [4]胡鸿飞，李大成.纳米氧化铁的制备方法与 进展[J1.四川有色金属，2001，l [5]曹维良，张敬畅.超微粒氧化铁的制备研究. 应用科学学报，2000，18（2）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
3.对高氯酸铵(AP)热分解的催化 高氯酸铵(AP)是现今复合固体火箭推进剂 中应用最广的高能组分，一般要占推进剂总 质量的65一71%之间。 图3.7是用乙醇热法制备的正方形α-Fe2O3 纳米颗粒催化高氯酸铵(AP)热分解的DTA曲线。 从图中可以得到，纯(AP)的晶型转变温度为 250.9℃，低温分解温度为322.3℃，高温分 解温度为463.4℃。
图1为用乙醇热制备的αFe2O3纳米颗粒的XRD图。 从图中可以看到所有衍射 峰都与标准XRD卡片 JCPDSCard33一0664相一 致，属于六方赤铁矿结构， 晶格常数为 a=5.0356A和 c二13.7489A，且无其它 杂峰存在。图中α-Fe2O3 纳米晶的衍射峰都很尖锐， 说明它们都有较好的结晶 性。
图2为该α-Fe2O3纳米颗粒的TEM照片及衍射图。从图2(a) 的微观形图中可以观察到，粉末样品呈现规则的正方形 片小颗粒，尺寸比较均匀，边长大致分布在20～30nm之 间，纳米颗粒的分散性较好，没出现明显的团聚现象。 图2(b)的SAED衍射环来自于α-Fe2O3的纳米晶粒团，为 多晶环。
纳米氧化铁存在大量晶格缺陷，缺陷处的 Fe（Ⅲ）处于不饱和状态，易吸附具有多余 电子的物质或与之形成配合物而稳定。 作为一种良好的催化剂，α-Fe2O3在催化 反应中具有低的活化温度、高的转变效率以 及良好的热稳定性；具有良好催化性能的αFe2O3在环境污染的治理和新能源的开发领域 具有很大的应用潜力，这些都已引起了人们 对纳米α-Fe2O3催化性能研究的广泛关注。
α-Fe2O3的发展展望
随着科学技术的不断发展，纳米氧化铁的各 种制备方法在不断交叉、渗透，不断发展。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。因此对纳米氧化铁的研究还需 进一步的深入。在纳米氧化铁的制备过程中，如 何提高产物粒子的分散性和改善其表面性能;如 何低成本、规模化合成纳米氧化铁;如何有效地 控制纳米氧化铁粒子的形貌和粒径;
2. α-Fe2O3的光催化性能 α-Fe2O3的光催化性能与其半导体结构有关。 α-Fe2O3 作为n型半导体，其光化学反应的主要机制是在光子激 发下产生电子空穴对(e--h+)，电子与氧分子结合形成 过氧化物(02-)，空穴与OH-结合形成自由基，其反应式 为
自由基具有较强的氧化能力，可以与被光催化降解的 分子发生氧化还原反应，使较大分子的有机物分解为 无机小分子。
水热/溶剂热合成的简单介绍 α-Fe2O3纳米粒子的形貌和尺寸表征 α-Fe2O3纳米粒子催化性能的表征 正方形α-Fe2O3纳米粉末的制备 α-Fe2O3的应用和展望 参考文献

1.水热法的定义 所谓水热法，是指在特制的封闭反应器(如高压釜)中， 采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或 自身蒸汽压)，创造一个相对高温、高压的反应环境，使通 常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶而进行无机合成与材料 处理的一种有效方法。 2.溶剂热的定义 溶剂热也是一种中温液相制备技术，它与水热法的区别 就在它是以非水溶剂为反应介质的。有机溶剂种类众多，可 供选择的范围较广，而且非水溶剂本身的极性、络合性、热 稳定性等特性可使反应得到一些水热法所不能获得的产物。
如何将纳米氧化铁成功地掺杂到其他纳米氧 化物中以提高被掺物的性能，将继续成为科 研工作者关注的焦点和追求的目标。 氧化铁具有优异的物理化学性能，研究 纳米氧化铁各种性能有重大的意义，尤其是 对其催化性能的研究使其有望应用于加速环 境污染物的降解、降低有害气体CO的氧化温 度及光催化水的分解等环境治理和新能源开 发领域。随着科学技术的成熟、制备方法的 丰富及测试手段的发展，纳米氧化铁将在催 化剂材料、高密度记录材料、新型传感器材 料、精细陶瓷、防腐和感光材料等领域有广 泛而良好的应用前景。
将反应釜密封后放在200℃烘箱中保温24小时 后取出，置于空气中自然冷却至室温。将上 层清液滤除，先后用乙醇和去离子水各清洗 5～6次，在60℃干燥箱内干燥，得到黑褐色 的α-Fe2O3粉体。
α-Fe2O3的应用 纳米氧化铁具有良好的耐热性、耐光性、 磁性和对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应， 可广泛应用于闪光材料、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。
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。纳米氧化 铁除了在磁性、颜料、催化领域得到应用外， 在国民经济其他领域中也有广泛的应用前景。 如用纳米α-Fe2O3制成的气敏材料，具有响应 速度快、选择性高、灵敏度高、稳定性好等 特点。在制备透明氧化铁时候，若严格控制 砷和重金属的含量，则可用于药品、视频、 化妆品等方面。
纳米氧化铁是新型磁记录材料，在高磁 记录密度方面有优异的性能，记录密度约为 普通氧化铁的10倍;应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 宇航和部分民用领域作为长寿命的动态旋转 密封。另外，将纳米α-Fe2O3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。
比较在（AP）中添加了2%的正方形α-Fe2O3纳 米颗粒后混合粉末的DTA曲线可以发现，AP的 高温分解温度降低了78.I℃，变为385.3℃， 说明α-Fe2O3纳米颗粒对妙的热分解起到了明 显的催化作用。由于（AP）的高温分解温度 的降低，导致其低温分解峰被覆盖，与高温 分解峰重合。
称取2.70gFeCI3·6H2O溶于适量的无水乙 醇中;并制备高浓度的Na0H水溶液。在搅拌状 态下，用针管向FeCI3的乙醇溶液中注射适量 的Na0H溶液，形成黑褐色悬浊液。待混合液 搅拌均匀后，依次逐滴添加一定体积的油胺 和油酸，并搅拌10～30min直至溶液分散均匀。 将混合溶液引入内胆为聚四氟乙烯的50mL反 应釜中，添加无水乙醇使得混合溶液的总体 积约为40mL。
天然土中α-Fe2O3对γ-660的光降解具有 明显的催化作用；水合α-Fe2O3 ，对二氯酚 有较好的光解作用；α-Fe2O3对B-RN蓝、KNR艳蓝及B-GFF黑的光催化降解性能较好。 由于α-Fe2O3催化剂具有原料易得、价 格低廉、具有环境相容性和不引起二次污染 等有点，因此，对处理土壤及污水中的有毒、 有害和有机污染物等具有很好的应用前景， 有望从一定程度上减少环境污染。