纳米四氧化三铁

纳米四氧化三铁

简介

四氧化三铁是一种常用的磁性材料，又称氧化铁黑,呈黑色或灰蓝色。四氧化三铁是一种铁酸盐，即Fe2+Fe3+（Fe3+O4）（即FeFe（FeO4）前面2+和3+代表铁的价态）。在Fe3O4里，铁显两种价态，一个铁原子显+2价，两个铁原子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO-Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。化学式：Fe3O4，分子量231.54，硬度很大，具有磁性，可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。逆尖晶石型、立方晶系，密度 5.18g/cm3。熔点1867.5K(1594.5℃)。它不溶于水，也不能与水反应。与酸反应，不溶于碱，也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。

在外磁场下能够定向移动，粒径在一定范围之内具有超顺磁性，以及在外加交变电磁场作用下能产生热量等特性，其化学性能稳定，因而用途相当广泛。

纳米四氧化三铁置于介质中，采用胶溶化法和添加改性剂及分散剂的方法，通过在颗粒表面形成吸附双电层结构阻止纳米粒子团聚，制备稳定分散的水基和有机基纳米磁性液体。制备的磁性液体2～12个月都能很好的分散着，磁性液体中颗粒平均粒径为16～35nm之间。

通过大量实验，确定了最佳的工艺配方和工艺路线，工艺简单安全，能耗低，并保持了磁性颗粒的粒径在纳米量级，并且经磁性能测试可得磁性颗粒具有超顺磁性，其技术指标达到并超过国内外磁性纳米四氧化三铁性能，为国内各种磁流体的应用提供了基础。

制备方法

1、水热法制备纳米四氧化三铁（2012年）

聚乙二醇6000包被的四氧化三铁颗粒，采用X射线衍射法分析其构，用扫描电镜测量其直径及分布，用振动样品磁强计检测磁学参数。结果所

得样品为四氧化三铁晶体，粒径为200 nm，质量饱和磁场强度为79.8 em u／g Fe。结论：制备的样品粒径均一，分散性好，超顺磁性，水溶性好，可用于物理化学溶栓。

2、卟啉一磁性四氧化三铁纳米粒子的制备（2014年）

直接键合成法：卟啉与四氧化三铁纳米粒子表面直接形成化学键的制备方法。要求卟啉与四氧化三铁纳米粒子成键单元，如中心金属原子、羟基等。

用一锅高温合成法合成了单分散的油胺包覆四氧化三铁纳米粒子，在DMF 溶液中，原卟啉IX与多巴胺的偶联反应制备了连有多巴胺的原卟啉（PPD）,然后与四氧化三铁纳米粒子在甲醇中混合得到卟啉PPD，然后与四氧化三铁纳米粒子在甲醇中混合得到卟啉PPD包覆的四氧化三铁纳米粒子

(PPDNP)，其中粒度单一（＜7nm），具有清晰的晶格和高的结晶度，在室温有明确的超顺磁性行为。

3、化学共沉淀法制备纳米四氧化三铁粒子（2007年）

将一定量的二价铁盐(FeSO4 -7H2O )和三价铁盐( FeCI 3 -6 H20)混合溶液加入到三口烧瓶中，滴液漏斗中加入一定浓度的沉淀剂氨水，在氮气

氛下将氨水溶液加到反应体系中使体系的pH>10 ,剧烈搅拌水浴恒温搅拌

30 mi n 后结束反应,用蒸馏水反复洗涤直至中性倾去上层清液,在60摄氏

度下真空干燥后，研磨即得纳米Fe3O4粒子。采用化学共沉淀法制备纳米Fe3 O4 粒子，其粒径大小随铁盐溶液浓度和氨水浓度的增加而增大.

在搅拌的同时引入超声波，可使产物粒径减小. 改变实验条件，可制得平均粒径在10n m以下的纳米Fe 3 O4粒子。

应用

1、稻壳基活性炭负载纳米Fe304对水体中罗丹明B的吸附（2015年）

通过浸渍-碳热法制备出稻壳基活性炭负载纳米四氧化三铁颗粒，利用光学显微镜、透射电子显微镜、x射线衍射仪等仪器对材料的形貌、物相结构等进行了表征，探讨了纳米四氧化三铁在不同条件下对罗丹明 B 的吸附情况。

结果表明在常温常压、pH 为6．0 - 4-0．1 的条件下，0 ．4 g／L R H —Fe30 对10 m g／L 的罗丹明B 的去除率为91．94 ％，并在100 m in 内可达到吸附平衡；R H —Fe O 对罗丹明 B 的吸附符合

Freundlich 吸附方程(R = 0．97 ) ；对比稻壳基活性炭和纳米四氧化三铁，所合成的RH —Fe O 具有优越的吸附性能；此外，溶液的初始pH 、吸附时间等因素对其吸附效果均有一定影响。

2、纳米四氧化三铁对C r(V I)溶液吸附效率的研究（2015年）

纳米四氧化三铁由于其具备了比表面积大，反应活性高等优点，同时具有磁性特征，再加上其再生简便。成本低和高效等优点，使得纳米四氧化三铁这种优异吸附剂受到了越来越多的关注。该研究采用共沉淀方法制

备纳米四氧化三铁，考察不同pH，时间，初始浓度对纳米四氧化三铁去除C r(V I)离子的影响。结果表明：pH 为7.0，温度为25 ℃时，吸附

12 h 后，Cr(V I) 的去除率可达99 .4％，并通过吸附曲线计算出纳米四氧

化三对Cr(VI) 离子的饱和吸附浓度为13.4 m g／g。研究表明：纳米四氧化三铁对Cr(V I)具有非常好的吸附效果，可广泛用于实际工程中的废水

处理。

3、纳米四氧化三铁模拟酶催化光度法测定食品中痕量双氧水（2014年）

纳米四氧化三铁具有过氧化物模拟酶功能，在pH=1.42的HCl—NaAc 介质中，催化双氧水产生羟基自由基迅速氧化甲基橙使其褪色，基于此

建立了一种过氧化氢一甲基橙一纳米四氧化三铁模拟酶催化反应体系测

定痕量双氧水的新方法。讨论了缓冲溶液、纳米四氧化三铁用量、反应

温度及反应时间的影响．确立了最佳反应条件。在优化的条件下，该方

法的线性范围为1.17—35.2mol／L，检出限为0.6仙mol／L。该法用于食品中痕量双氧水的测定，取得满意的结果。

4、纳米四氧化三铁吸附水中汞离子的研究（2008年）

纳米Fe304颗粒作吸附剂，研究其用量、粒径、吸附温度以及pH值等因素对汞离子吸附效果的影响，考察了纳米Fe304颗粒对水中汞离子的吸附性能，并对吸附结果的重现性和吸附机理进行了研究。结果表明：纳米Fe304颗粒对水中汞离子的吸附去除率随其用量的增加、粒径的减小而增大；对H92+吸附的最佳温度为19℃、最佳pH值为3.5，此pH值不需要经过酸或碱调节，便于控制；实验的重现性良好；纳米Fe304颗粒吸附水中H92+以物理吸附为主。纳米Fe304颗粒对H92+的吸附符合Freundlich 吸附方程，显示了很强的纳米效应，是一种具有较好应用前景的汞离子吸附剂。

总结

纳米四氧化三铁的制备方法比较成熟简单，现在多用于做吸附剂