纳米氧化铁的制备进展

无 机 盐 工 业
６ Ｉ ＮＯＲＧＡＮＩ Ｃ ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＩＳ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ
第４ ３卷 第 ８期
２ １ 年 ８月 ０ １
纳 米 氧 化 铁 的制 备 进 展 木
曹人 玻 ， 陈小 泉 ， 沈文 浩
（ 华南理工大学造浆造纸工程 国家重点实验室 ， 广东广州 ５ ０４ ） １６ １
Ｆ ¨ ｅ
，
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 ， 胶 体粒 子表 面形 成 有 机 薄层 从 而 使 使 之具 有亲 油憎 水性 ， 经 有 机 溶 剂 萃 取相 转 移 得 有 再 机 溶 胶 ， 压 蒸 馏 ， 燥 即得 产 品 。杨 隽 等 采 用 减 干 胶 溶 一相转 移 法制 备 氧 化 铁超 微 粒 子 ， 是 由于 有 但 机 溶剂 易燃 、 毒 ， 成 本 较 高 ， 此必 须 考 虑 有 机 有 且 因 溶 剂 的循环 使用 ， 以降低成 本 ， 防止 环境 污染 。
溶胶 一相转 移法 制 备 纳 米 氧 化 铁 的过 程 为 ： 加 碱 到三价 铁盐 溶液 中制成透 明 的 Ｆ （ Ｈ） 溶 胶 ， ｅ Ｏ 水
然后 引入 阴 离子表 面活 性 剂 ， 由于 表 面 活性 剂 在 水
淀过 程 是 完 全 分 离 的 。氯 酸 盐 先 将 Ｆ 氧 化 为 ｅ
大小 决定 。根 据 目标 产 物 的 不 同 ， 控 制不 同 的 氧 要
２１ ０ ８月 １年
曹人 玻 等 ： 纳米氧 化铁 的制 备进展
７
化 沉淀 温度 。另 外 ， 法 合 成 产物 中易 引入 阴离 子 酸 杂质（ Ｓ 如 Ｏ 一等 ） 它 们 的存 在 可 使 作 为 颜 料 的 纳 ，
ｓｚ ｄ ｉｏｎ ｏ ｉ ｅ ｔ ｏ ｃ ｓ ｎ ｉ ｈ ｅｆｃ ｅ ｃ ｗａ ｉｔ ｄ ｏ ． ｉｅ ｒ ｘｄｅ ｒ ｄ ｗｉｈ ｌｗ ｏ ｔａ ｄ ｈ ｇ ｆｉｉ ｎ ｙ， ｓｐｏｎ ｅ ｕｔ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ：ｒ ｎ ｏ ｉ ｅ； ｘｄ ｚｎ ｅ ｉ ｉａｉ ｎ ｍ ｅｈ ｄ； ｄｒ ｔ ｒ ａ ｄ ｉｏ ｘ ｄ ｏ ｉｉｉ ｇ ｐｒｃ ｐｔ ｔｏ ｔ ｏ ｈｙ ｏｈｅｍ ｌｍｅｔｏ ｈｄ
纳米 氧化 铁红 （ 一Ｆ ， ） 近年来 研究 开 发 ｅＯ 是
Ｆｅ ０３ ２ 。
的 ，类纳 米 粉 体 材 料 一具 有 小 尺 寸 效 应 、 面 效 一 ， 表 心 、 子 尺 寸效 应 和 宏 观 量 子 隧 道 效 应 ， 在 着 色 培 其
力 、 明性 、 透 色度 等 方 面有 很 大 的优 势 ， 印刷 油 墨 在 行业 和 造纸行 业 有着 广泛 的需 求 和应用 。 目前 ， 内外 制 备 纳 米 氧 化铁 红 的方 法 主 要 为 国
无 定型胶 体 到 Ｆ Ｏ Ｈ 的转 化 。化 工 涂 料 部研 究 所 ｅＯ 用 氯酸盐 氧 化法 生产 了纺锤 状 、 长径 比为３～ ， 度 ４粒 为 １ ５ ｍ 的粉状 纳米 氧化 铁黄 。 ０～ ０ ｎ
１ １ ２ 碱 法 ．．
水 形成凝 胶 ， 再经 干燥 、 热处 理形 成 纳米 氧化铁 。基 于无 机铁 盐 溶胶 的凝胶 化在 脱水 过程 中极 易造 成粒
包括 卒 气氧 化法 、 胶 一凝 胶 法 、 匀 沉 淀 法 、 体 溶 均 胶 化学 法 、 强迫 水解 法 、 水热 法 、 电化 学合 成法 、 萃取 反
酸法 是在 酸性 条件 下 ， 先氧化 后 沉淀 的过 程 ， 常
法等； 物理制备方法包括超临界流体干燥法 、 冷冻干
燥法 、 微波 辐射 法 、 喷雾热 分解 法 。上 述方 法从 本质
分析 都是对 羟基 氧化铁 的微 结 构进行 调 整， 使 Ｆ ｍ） Ｆ Ｉ） 照一定 的空 间结 构 重 新组 合 ， ｅ（ 和 ｅ（Ｉ 按
形 成热 力学 更稳 定 的 Ｏ—Ｆ ， 。从初 始 原 料 中铁 Ｌ ｅ０ 的存在 价 态上看 ， 制备 Ｏ—Ｆ ， Ｌ ｅ０ 的途 径 可 以 分 为 ：
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基金项 ｝ ： ＿ 广东省重大专项项 目（ ０ ８ ０ ０ ００ ６ 。 ＝ Ｉ ２ ０ Ａ ９ ３０ １ ）
行热处理 ， 熟化一定时间， 可使纳米氧化铁在颜色饱
和度方 面 有 一 定 程 度 的 改 善 ， 般 热 处 理 温 度 在 一 ５ ０℃ 至沸 点之 间 ， 熟化 时 间 由熟 化 温 度 、Ｈ及 晶核 ｐ
ｔ ｅ ｉ ｔ ｄｓｏ ａ －ｉｅ ｉｏ ｘｄ ｅ ｓ ｃ ｓ ｏ ｉ ｚｎ ｒ ｃ ｐ ｔｔｏ ｍｅｈ ｈ ｓｓ ｍｅｈｏ ｆｎ ｎｏｓｚ ｄ ｒ ｎ ｏ ｉｅ ｒ ｄ， ｕ ｈ ａ ｘｄｉｉｇ ｐ ｅ ｉ ｉａｉｎ ｔｏｄ， ｏｌ ｉ ｈ ｍｉ ａ ｔ ｏ ｈｙ ｒ ｔ ｒ ａ ｃ ｌｏｄ ｃ ｅ ｃ ｌｍｅ ｈ ｄ， ｄ ｏｈｅｍ ｌ ｍｅｈｏ ａ ｄ ｏｙ ｉ ｔ ｄ ｗｅ ｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ａ ｄ ａ ｖ ｎｔｇ ｓａ ｓ ｄｖ ｎｔｇ ｓ ｏ ｈ ｓ ｅｈ ｄｓｗｅｅ ａ ｓ ｎ ｌ ｅ ｎ ｔ ｄ， ｎｄ ｈｙ ｒ ｌｓｓ ｍｅｈｏ ｓ， ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ， ｎ ｄ ａ ａ ｅ ｎｄ ｄｉａ ａ ａ ｅ ｆｔ ｅ ｅ ｍ ｔ ｏ ｒ ｌｏ ａ ａｙｚ ｄ ｉ
使 晶体 不 断 长 大 。Ｕｒ ｅＰｔ ｒ ｌｋ ｉｅ 等 发 现 对 晶 种 进 ｉ ｚ
１ 从 Ｆ （Ｉ 出发 ， ） ｅ １） 在不 同的氧化剂 、 沉淀剂 的作用 下 ， Ｆ （Ｉ 氧化成 Ｆ （ 制备 Ｏ—Ｆ ；） 将 ｅ Ｉ） ｅ Ⅲ） Ｌ ｅ０ ２ 直
接 从 Ｆ （ ） 发 ， 取 不 同 的实 验 条 件 得 到Ｏ一 ｅ Ⅲ 出 采 Ｌ
的分散性 ， 以及如何低成本 、 高效地制备纳米氧化铁红将 是未来 的研究方 向。 关键 词 ： 氧化铁 ； 氧化沉淀法 ； 热法 水
中 图 分 类 号 ：Ｑ ３ ． １ Ｔ １８ １ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６— ９０ ２ １ ）８— ０ ６— ３ １０ ４ ９ （ ０ １ ０ ０ ０ ０
ｄ ｔｉ Ｔ ｅ ｈ ｕ ｕ ｅ ｒ ｓ ａｃ ｒｅ ｔｔ ｎ， ｕ ｈ ａ ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅ ｄｓ ｅ ｓｔ ｆｎ ｎ － ｚ ｄ ｉ ｎ ｏ ｉ ｅ ｒ ｄ ａ ｄ ｐ ｅ ａ ｉ ｇ ｎ ｎ － ｅａ ｌ ｈ ｎ ｔ ｅ ｆ ｔ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｉ ｎａ ｉ ｓ ｃ ｓ ｉ ｒｖ ｎ ｉｐ ｒ ｉ ｏ ａ ｏｓ ｅ ｒ ｘ ｄ ｅ ｎ ｒ ｐ ｒ ａ ｏ ． ｏ ｈ ｙ ｉ ｏ ｎ
２ ２ 溶胶 一凝胶 法 ． 溶 胶 一凝胶 法 以无 机铁 盐 或 金 属 醇 盐 为原 料 ， 经 水解 、 醇解 或 聚合形 成溶 胶 ， 溶胶 在一定 条件 下脱
加 碱 得 Ｆ （ Ｈ） 定 型 胶 体 ， 后 将 胶 体 转 ｅ Ｏ 无 最
化 为稳 定 的 Ｆ Ｏ Ｈ。在反 应过 程 中 ， ｅＯ 随着 氧化 温 度
碱法是先沉淀后 氧化 的过程 ， 在复合添加 剂存
在下 ， Ｆ （１ 化合 物 中加入 碱性 沉 淀 剂 （ 氢 氧 向 ｅ １） 如 化钠 、 氨水 、 酸 盐 等 ） 得 到 Ｆ （ Ｈ） 碳 ， ｅ Ｏ 或 ＦＣ 沉 ｅＯ
的升 高 ， 化 率 也逐 渐 提 高 ， 度 一 般 控 制 在 ６ 转 温 ５～ ７ ５℃ ， 转化 率可 达 ９ ％ 以上 。无定 型胶 体转 化 为热 ９ 力 学更 稳定 的晶体 是 整 个 反应 中至 关 重 要 的一 步 ， 王 之平 等 在 胶 体 中 加 入 适 量 硫 酸 铁 和 单 质 铁 ， ８ 下 保 温使浆 液 ｐ ５ Ｈ达 ３ ５～ ． ， 好地 实 现 了 ． ４０很
ｉ ｒｖ （ ｇ ｅ ｔ ． ｈ ｓｎ ｎ － ｚ ｄ ｉ ｎ ｏ ｉｅ ｒ ｄ ｈ ｓ ａ １ｒ ｅ ｄ ｍａ ｄ ｉ ｏ ｔ ｇ ｐ ｉ ｔ ｇ ａ ｄ ｐ ｐ ｒ ｋｎ ｎ ｕ ｔ ｅ ． ｙ — ｍｐ ｏ ｅ１ ｒａ ｌ Ｔ ｕ ａ ｏ ｉｅ ｒ ｘｄ ｅ 来自百度文库ａ ａｇ ｅ ｎ ｎ ｃ ａｉ ， ｒ ｉ ， ｎ ａ ｅ ｍａ ｉ ｇ ｉ ｄ ｓｒ ｓ Ｓ ｎ ｙ ｓ ｏ ｎ ｎ ｎ ｉ
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米 氧化铁 透 明 性 下 降 。Ｕ ｒ ｅＰｔ ｒ ｌｋ ｉｅ 等 采 用 氢 氧 ｉ ｚ
２ 胶体化 学法
２ １ 胶 溶 一相转 移法 ．
化钠 后 处 理 ， 理 后 产 物 中 Ｓ ｉ 的 含 量 降 处 Ｏ
低 了 ８ ．％ （ ２６ 质量 分数 ） 。
与空 气 氧化法 不 同 ， 酸盐 氧 化 法 的氧化 和沉 氯
物理 方法 、 学 方 法 以 及化 学 物 理 方 法 。化 学 方 法 化
１ 沉 淀 法
１ １ 氧化 沉淀 法 ．
氧化 沉淀 法 以二 价 铁 盐 为 原 料 ， 以 在 制 备 的 所
过程 中要 通过 氧化来 实 现从 Ｆ （ 到 Ｆ （ 的转 ｅ Ⅱ） ｅ ｍ）
化。
１ １ １ 酸 法 ． ．
见 的有 空气 氧化 法和氯 酸盐 氧化 法 。空气 氧 化法包
括晶种的制备和晶体生长两个 阶段 ， 即先用低于理
论量 的碱将 Ｆ ｎ沉 淀 为Ｆ （ Ｈ） 通 人 空 气 氧 化 制 ｅ ｅ Ｏ ，
得 Ｆ Ｏ Ｈ 晶种 ， 将 晶种 引 入 亚铁 盐 溶 液 中 ， 续 ｅＯ 再 继 通 空气 ， ｅ 直 接 氧 化 为 Ｆ Ｏ Ｈ， 沉 积 在 晶 种 上 Ｆ ｅＯ 并
摘
要： 氧化铁红 （Ｌ ｅＯ ）具有无毒 、 高的耐温 、 Ｏ —Ｆ ， 较 耐候 、 耐酸碱特性 以及对紫外线 的屏蔽性 。纳米结构 的
氧化铁在着色力 、 透明性 、 度等方面有很大 的提高 ， 色 在涂料 、 印刷 和造纸行 业有 着广泛 的需求 。综 述 了制 备纳 米
氧化铁红 的氧化沉 淀法 、 胶体化学法 、 水热法 以及水解 法等 ， 分析 了各种 方法 的优劣 ， 并指 出如何 提高纳 米氧化 铁