纳米氧化铁材料的制备与现代发展
课题名称 MITobj004
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2009 年 10 月 01 日
摘要：纳米氧化铁的制备方法有沉淀法、固液气相法、水热法、凝胶—溶胶法、共混包埋法、单体聚合法等.。本文通过分析比较各种纳米氧化铁的制备方法, 水热法由于操作简单、粒子可控等优点广泛应用于自分散氧化物的制备研究中。
关键词：纳米氧化铁水热法，沉淀法，固液气相法，比较
前言：纳米氧化铁作为纳米新材料中的一类重要氧化物，由于其化学性质稳定，催化活性高，具有良好的耐光性、耐候性和对紫外线的屏蔽性，在精细陶瓷、塑料制品、涂料、催化剂、磁性材料以及医学和生物工程等方面有着广泛的应用价值和前景，因此研究纳米氧化铁有着很重要的意义。由于纳米氧化铁具有如此多的优点及其广泛的应用前景，近年来国内外研究者对其制备和应用投入了大量的研究工作。本文综述了纳米氧化铁制备方法的一些研究进展，分析了当前急需解决的问题，并对今后发展做了展望。重点介绍了水热法制备纳米氧化铁材料，以及在铁离子浓度、PH值、水解时间分别不同的情况下的水解程度。【1】
文献综述：
国内外研究现状：
我国纳米材料和纳米结构的研究已有10年的工作基础和工作积累，在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地，科院上海硅酸盐研究所、南京大学、科院固体物理所、科院金属所、物理所、国科技大学、清华大学和科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米结构基础研究的重要单位。无论从研究对象的前瞻性、基础性，还是成果的学术水平和适用性来分析，都为我国纳米材料研究在国际上争得一席之地，促进我国纳米材料研究的发展，培养高水平的纳米材料研究人才做出了贡献。在纳米材料基础研究和应用研究的衔接，加快成果转化也发挥了重要的作用。目前和今后一个时期内这些单位仍然是我国纳米材料和纳米结构研究的坚力量。【2】
近年来美国纳米技术研究与产品开发发展迅速。如医学领域的纳米医药机器人、纳米定向药物载体、纳米在基因工程蛋白质合成中的应用，微电子及信息技术领域的导电聚合物在信息技术的应用、纳米电子元器件FET二极管、用于感应器的电子序列、纳米传感器，化工领域的利用纳米材料提高催化剂的效能等，都取得了很大进展。
日本科学家在2003年12月发现，当温度降到极端低时，非常接近于一维金属的碳纳米管的电阻急剧增大，变成绝缘体，与普通金属的导电性截然相反。从而证实了诺贝尔物理学奖获得者日本物理学家朝永振一郎关于一维金属的电阻在极端低温状态下急剧增大的“朝永理论”。这一发现为开发超微半导体等新产品提供了新思路。名古屋大学研制出一种外层为半导体、内层为导体的双层纳米管，可作为微电子元件的配线，用于薄形装置的关键部位。信州大学研制成功目前世界最小的碳纳米管，直径只有 0.4 纳米，这种纳米管可在分子等级上与树胶混合，形成高强度树胶，用于制作小型精密机械用树胶齿轮。日本NEC研制出世界最小晶体管，长度为5纳米，比最小的病毒还要小2倍。
俄罗斯科学家研制出生产能力为每小时10克的碳纳米管的技术装置。还研制出一种碳纳米管生产新方法，将酒精和甘油的混合物喷射到2000℃至3000℃的石墨棒上，制出厚度为30纳米至150纳米的碳纤维、厚度为20纳米至50纳米、长度为几米的碳纳米管。这种纳米管可用于制作连接地球和月球之间的运输线。
法国国家科研中心应用粉末冶金制成平均尺度为80纳米、机械特性极佳的纯纳米晶体铜，其强度比普通铜高3倍，而且形变时非常均匀。这是科学家首次获得具有完美弹塑性的物质，为制造常温下的弹性物质提供了十分有用的技术支持
英国谢菲尔德大学通过模拟细胞自我组装机制，使一种树状有机分子自我组装成截面约为20纳米×20纳米、含25万个原子的晶格单元。由这些晶格构建的纳米晶体结构比普通液晶晶格结构更大、更复杂，可用于制造各种分子电子学和光学材料。这是目前能够得到的最为复杂、可自我组装的超分子结构，也是光子晶体材料研制领域首次在原子级精确度上获取的纳米级结构。
以色列科学家利用生物自组装技术和碳纳米管的电子特性，首次在DNA上制造出纳米晶体管，证实利用生物技术制造无机物器件是可能的。特拉维夫大学综合就用生物技术和无机化学技术，制备出银纳米导线，可作为稳定的生物传感器和芯片的电流导体。这是世界上首次应用人工合成的方法制备离散而又均匀的纳米导线。
墨西哥国立自治大学应用物理和高科技中心从墨西哥东南部油田提取的多份原油样品中发现碳纳米管，强度是钢的100多倍，每桶原油可分离出2克。这是世界上首次在原油中发现天然碳纳米管。埃克森-美孚石油公司、壳牌石油公司已经在同墨方接触，探讨利用原油工业化生产碳纳米管的可能性。
随着科学技术的不断发展,纳米氧化铁的制备方法也在不断推陈出新,各种方法在不断进行交叉、渗透,取长补短。由于纳米氧化铁在实际应用中的优异性能,使其用途极为广泛,开发前景广阔。然而,纳米氧化铁的制备过程中处理温度高,粒子易团聚,难以分散等仍然是当今难题,尤其是在化学湿法制备过程中表现得更为突出。如何提高纳米氧化铁粒子的分散性能和改善其表面性能;如何低成本、规模化合成纳米氧化铁,并有效控制纳米氧化铁粒子的形貌和粒径,是从事纳米材料研究的科技工作者关注的焦点和追求的目标。【3】
纳米氧化铁粒子由于具有良好的磁性、耐光性,对紫外光具有强吸收和屏蔽效应,可广泛用于新型磁性记录材料、电子、涂料、橡胶、油墨、塑料、催化剂及生物医学等领域。因此,纳米氧化铁粒子的制备日益引起科技工作者的重视,了解和掌握纳米氧化铁粒子的各种制备方法,具有十分重要的理论价值和现实意义。纳米材料的制备方法通常包括:物理方法、化学方法和综合方法,目前国内外科技工作者制备纳米氧化铁粒子通常采用各种不同的化学方法,归纳起来可分为胶体化学法、水热法、固相法、沉淀法和水解法等类型。
纳米氧化铁的应用很广泛，如下：
1、在磁性材料中的应用：磁性纳米粒子由于其特殊的超顺磁性，在巨磁电阻、磁性液体和磁记录、软磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探测器等方面具有广阔的应用前景【4】。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【5】。利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。软磁铁氧体在无线电通讯、广播电视、自动控制宇宙航行、雷达导航、测量仪表、计算机、印刷、家用电器以及生物医学领域均得到了广泛应用。
2、在颜料领域中的应用：用纳米氧化铁作为颜料，既保持了一般无机颜料良好的耐热性、耐候性和吸收紫外线功效等优点，又能很好地分散在油性载体中，用它调制的涂料或油墨具有令人满意的透明度。利用具有半导体特性的纳米氧化铁等做成涂料，由于具有较高的导电特性，能起到静电屏蔽作用。将能吸收某些波长光线的透明氧化铁颜料包覆在干涉型的珠光颜料上，如与闪光铝浆混用便形成一种组合颜料(combination pigment)。用这种组合效应颜料制成的轿车闪光漆，在正视或侧视时不仅看到颜色在明度上、饱和度上或色调上有差异，而且会看到真正不同的颜色，即所谓的tOw—color效应【6】。这种漆具有很鲜艳的色彩，tow—color效应给人以丰满和富丽堂皇的质感，而且保色、保光性良好。
3、在催化领域中的应用：用纳米粒子制成的催化剂的活性、选择性都高于普通的催化剂，并且寿命长、易操作。将用纳米a—Fe2 O3。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。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【7】。纳米a—Fe2 O3。已直接用作高分子聚合物氧化、还原及合成的催化剂。纳米a—Fe2 O3。催化剂可使石油的裂解速度提高1～5倍，以其作为燃烧催化剂制成的固体推进剂的燃烧速度较普通推进剂的燃烧速度可提高1～10倍，这对制造高性能火箭及导弹十分有利。
4、在气敏材料方面的应用：根据纳米粒子的表面效应，当外界环境发生变化时，粒子表面或界面上的离子价态和电子亦发生变化的特点，可将纳米氧化铁制成灵敏的传感器，用于H2,乙醇、CO及其他有毒气体的检测。纳米a-Fe2咙是含有一定量氧空位的N型半导体材料，环境中的氧分子易俘获材料导带中的电子而吸附在晶粒表面，吸附氧的产生使晶界附近形成电子缺失层，材料电导主要由表面电子缺失层的电导贡献，即与其表面的氧解离和吸附是密切相关的。适当掺杂重金属(如Pb2+, N2+, La34, Sn4+, Ti4+, Zr4+等)可使纳米a-Fe203:的电导和灵敏度得以显著提高。掺杂Srco;也可以提高a-Fe203粉体对气体的灵敏度，闰涛等认为可能是因为S产十与Fe3+半径接近，5产十占据Fe203刚玉结构中Fe3+ 的位置而形成固溶体，从而使导电电子增多的缘故。【8】
5、在生物医学方面的应用：人们利用纳米级粒子可使药物在人体内的传输更为方便这一特点，将磁性Fe203;纳米粒子制成药物载体，通过静脉注射到动物体内，在外加磁场作用下通过纳米微粒的磁性导航，使其移动到病变部位达到定向治疗的目的，德国柏林沙里特临床医院的专家们利用癌细胞耐热性差，加热至43℃以上就死亡的特点，将纳米氧化铁微粒注入肿瘤内，并将患者置于交变磁场中，受磁场影响，肿瘤内的纳米氧化铁微粒升温至45^47`C，杀死癌细胞且不会伤及周围的正常组织。此外，纳米氧化铁在药用胶囊，药物合成，生物医学技术等领域也发挥着重要的作用，如文献【9】用纳米氧化铁制成表面功能化磁性微球，应用于核酸分离与固定化酶中。
6、在其它领域中的应用：纳米a—Fe2 O3。除了在磁性材料、颜料、催化领域得到应用外，在国民经济其它领域中也有广泛的应用前景。如用纳米a-Fe 0。制成的气敏材料，具有响应速度快、选择性强、灵敏度高、稳定性好等特点。在制备透明氧化铁时，若严格控制砷和重金属的含量，则可用于药品、食品、化妆品等方面【10】。此外，利用纳米级粒子使药物在人体内的传输更为方便这一特点，将磁性a—Fe2O3。纳米粒子制成药物载体，通过静脉注射到动物体内。在外加磁场作用下通过纳米微粒的磁性导航，使其移动到病变部位可达到定向治疗的目的。【11】
研究意义：
作为最为稳定的铁氧化物, a—Fe2 O3 因其价格低廉、无毒和环境友好等特点而具有重要的科学和技术价值。a—Fe2 O3在催化、气体传感器、吸附剂、颜料、离子交换剂和磁性元件等领域具有潜在的应用价值, 因此关于a—Fe2 O3的应用研究被广泛关注。因为a—Fe2 O3在许多催化反应中具有高的催化活性和稳定性, 所以将其作为催化剂或催化剂载体的应用研究是最受关注的方向之一。
目前, 国内外科技工作者在制备纳米微米氧化铁上的方法上总体可分为湿法和干法。湿法多以工业绿矾、工业氯化（亚）铁或硝酸铁为原料, 采用空气氧化法、化学共沉淀法、水热法、强迫水解法、凝胶一溶胶法、微乳液法等方法制备, 干法常以拨基铁[Fe(CO)5]或二茂铁(FeCP2)为原料, 采用火焰热分解、气相沉积、低温等离子化学气相沉积法(PCVD)或激光热分解法制
纳米α-Fe2O3制备的研究进展
第４期 ２００７年８月 纳米科技 Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．４ Ａｕｇｕｓｔ ２００７
纳米Ｏｔ—Ｆｅ２０３制备的研究进展
张兆志 ， 魏雨
（１．衡水学院应用化学系， 河北衡水０５３０００）
（２．河北师范大学化学与材料科学学院， 河北石家庄０５００１６） 术
摘要：综述了近期常用的几种纳米 一Ｆｅ：０ 制备方法的进展，分类评述了各种方法的优势及存
在的问题，指出了发展可控产物粒径和形貌的新途径，揭示了反应的实质，便于其指导并实现大规
模工业生产。
关键词：纳米 一Ｆｅ２０３；制备；方法
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ Ｈｅｍａｔｉｔｅ
ＺＨＡＮＧ Ｚｈａｏ—ｚｈｉ ． ＷＥＩ Ｙｕ
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｈｅｎｇｓｈｕｉ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｅｎｇｓｈｕｉ ０５３０００，Ｃｈｉｎａ）
（２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｈｅｂｅｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｎａｎｏ—ｓｉｚｅｄ ｈｅｍａｔｉｔｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｈｉｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ
ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｉｔ ｆｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｍａｙ ｇｕｉｄｅ ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｎ ａ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ．
纳米氧化铁的制备及其对砷的吸附作用
第２４卷第１２期 ２００７年１２月 应用化学
ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ Ｖ０１．２４ Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ．２ｏ０７
纳米氧化铁的制备及其对砷的吸附作用
梁美娜 刘海玲 刘树深。 朱义年
（。同济大学环境科学与工程学院，长江水环境教育部重点实验室上海２０００９２； 桂林工学院资源与环境工程系桂林）
摘要用均匀沉淀法、溶胶一凝胶相转移法和溶胶一凝胶蒸发干燥法制备了纳米氧化铁，研究了制备条件，并 对产品进行了表征。扫描电镜和ｘ射线衍射分析结果表明，以上３种方法制备的氧化铁．颗粒均在１００～ ３００ Ｆｌｌｎ之间。用溶胶一凝胶蒸发干燥法制备的样品Ｃ和样品Ｄ具备典型Ｏｔ型Ｆｅ，Ｏ 的物相特征。吸附实验表 明，合成的纳米氧化铁对砷（Ｖ）均有较强的吸附性能，在初始砷质量浓度为２ ｍｇ／Ｌ，ｐＨ值在４．０ ６．０的范 围内，能使溶液中的砷含量降到０．０ｌ ｍｇ／Ｌ以下，且吸附速度快，平衡时间短。溶胶一凝胶蒸发干燥法制备的纳 米氧化铁在ｐＨ值为３．０、７．０和１０．０时的最大砷吸附容量分别为３０．９６、３０．５８和１７．０６ ｍｇ／ｇ，与其他纳米氧 化物相比，用此方法制备的纳米氧化铁对Ａｓ（Ｖ）有较大的吸附能力，较普通块体氧化铁的吸附除砷性能更 优。其吸附等温线能用Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程进行拟合，确定系数Ｒ。＞０．９５。 关键词纳米氧化铁，制备，砷（Ｖ），吸附 中图分类号：Ｏ６１４．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－０５１８（２００７）１２—１４１８－０６
砷是高毒元素，是水体中优先控制的污染物之一，世界卫生组织（ＷＨＯ）规定饮用水中砷的允许量
为１０ Ｌ，因此水中砷的污染及其去除方法成为环境领域研究的热门话题。制备高效吸附材料是处理
含砷水的重要技术环节。纳米材料特别是纳米氧化物具有一系列新异的物理化学特性，具备许多优越 于传统吸附材料的特殊性能，受到科学家的高度重视…。目前，已经研究的纳米氧化物吸附剂有Ａ１，Ｏ 、
纳米金属氧化物
纳米金属氧化物
纳米金属氧化物是一类具有纳米级粒径的金属氧化物材料，它们因其独特的物理和化学性质而在多个领域有着广泛的应用。具体如下：
1. 种类多样：包括纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化铈、纳米氧化铁等。
2. 制备方法：这些纳米材料的制备方法多种多样，如水热合成法、溶胶-凝胶法、模板法、溶液喷射法、直接发泡法等。
3. 应用领域：纳米金属氧化物在污水治理、空气净化、储能、隔热等领域有着广泛的应用。它们通常具有优异的催化性能，可以作为催化剂或催化剂载体使用。
4. 结构特点：一些纳米金属氧化物具有独特的连续多孔网络结构，这种结构不仅保留了金属氧化物的化学性质，还赋予了材料优异的物理性能。
5. 研究进展：近年来，科学家们还提出了一些新的制备策略，例如利用前驱体热膨胀形成的气泡作为软模板辅助制备二维金属氧化物，并同步在纳米片上生成大量介孔，这种方法可以一步法成功制备出高结晶度、厚度均一、高比表面积的均相金属氧化物纳米材料。
6. 性能调控：调控金属氧化物纳米材料的形貌对于调变其性能、拓展其应用空间具有重要意义。因此，研究者们不断探索新的合成方法和条件，以获得具有特定形貌和性能的纳米金属氧化物。
综上所述，纳米金属氧化物是一类非常重要的纳米材料，其不仅在科学研究中占有重要地位，而且在工业和技术应用中也展现出巨大的潜力。随着科学技术的发展，人们对这类材料的理解和应用能力将不断提升，从而推动相关领域的进步和创新。
浅谈四氧化三铁纳米材料的制备与应用
第2期2020年4月No.2 April，2020
四氧化三铁纳米粒子化学性质较为稳定，粒径能够降到
几纳米，有着极高的催化活性以及很好的磁响应与耐候性等
优点，可以在多个方面进行合理运用。比如，汽车面漆与皮
革方面、塑料与涂料方面、催化剂与组织工程方面等，与此
同时，有望探索新的用途。本研究针对四氧化三铁纳米材料
的制备及其在各方面的运用进行了分析和论述。1 四氧化三铁性质与结构
铁氧化物可以划分成3种类型，即四氧化三铁、一氧化
铁与三氧化二铁，其化学名称是Fe3O4、FeO、Fe2O3，而M（Fe3O4）=231.540。四氧化三铁为黑色晶状固体，是电的导
体，具备磁性，同时，不溶于水，还有还原性与氧化性。四氧
化三铁高温有氧加热容易氧化成三氧化二铁；还易于被还原
性强的物质还原成铁单质。经过X-射线衍射能够发现：四氧
化三铁化合物是以Fe2+与Fe3+混合氧化态构成，属于反尖晶
石结构。2 四氧化三铁纳米材料的制备方式分析
通常而言，影响纳米四氧化三铁性能的核心因素有结晶
度与磁饱和量、粒径与矫顽力等。不一样的性能，其适用范
围不同，如此看来，四氧化三铁纳米粒子制备方式存在着一
定的差异性。四氧化三铁纳米粒子制备方式的关键为物理
与化学方式。物理方式中具有代表性的就是机械球磨方式，
该制备方式简单，可是所花时间长，颗粒大小不同，产品纯
度不高，所以，该方式制备出来的纳米材料不能满足科学领
域的需求。当下制备四氧化三铁纳米粒子的常用法为化学方
式，合成的纳米粒子很稳定，形状可以控制，同时，可以单分
散，该制备方式程序简单，费用低。当下制备纳米四氧化三
铁的方式较多，比如热液、沉淀与热水解方式等。2.1 水热方式
这种方法也被称为热液方法，从宏观角度而言涵盖了水
溶剂热方式以及溶剂热法。反应是于高压和高温下的水溶液
中展开的，因此，一定形式的前驱物质会产生和常温下不一
样的性质，比如，溶解度提高、化合物晶体结构转型、离子活
度加强等。近期，水热方式在制备多种无机纳米材料中运用
纳米氧化铁的制备和表征
纳米氧化铁的制备和表征
北京师范大学化学学院 小灰（081015xxxx）
指导教师 司书峰
摘要：通过控制pH值，缓慢水解FeCl3合成纳米Fe2O3，对其物相进行XRD和TEM表征，并作气敏性质的测试。XRD和TEM显示制得的粒子为椭球形α-Fe2O3，粒径约为28nm，且分散性好。粒子对乙醇、丙酮和90#汽油都有响应，且随气体浓度增加，气敏阻值线性降低。
关键词：纳米Fe2O3；XRD；SEM；气敏性质
Preparation and characterization of Iron Oxide Nanoparticles
Abstract：Iron oxide nanoparticles were prepared by a solution phase controlled hydrolysis method, and were
characterized by XRD and SEM techniques. Its gas-sensitivity was also tested later.XRD and SEM results show
that ellipsoidal alpha iron oxide particles with an average particle size of about 28nm were obtained through our
method. And these particles show sensitivity to acetone, ethanol and gasoline with a linear dependence on the gas
concentration.
Key words：Fe2O3Nanoparticles; XRD; SEM; Gas-sensitivity
1. 介绍
氧化铁系列化合物，按其价态、晶型和结构之不同可分为(α,β,γ)-Fe2O3、(α,β,γ,δ)- FeOOH、Fe3O4、FeO[1]。随着科学研究的不断深入，纳米氧化铁的优异性能在磁性材料、透明颜料、生物医学、催化剂及其他方面的应用愈来愈受人们的重视和青睐[2]。其催化特性的一个重要应用就是用作气敏材料。Fe2O3的两种变体：α- Fe2O3和γ- Fe2O3都可以作为气敏材料，两者的气敏性能却有着巨大的差异。γ- Fe2O3属于尖晶石型结构，类似Fe2O4处于亚稳态，在气敏过程中铁离子在Fe3 +和Fe2 +之间相互转化，从而引起材料电导率的变化，其气敏机理主要为体电阻控制型。α- Fe2O3属于刚玉晶型、三角晶系,结构比较稳定其气敏机理为表面控制型[3]。纳米α- Fe2O3表面有配位不饱和的铁原子，可以吸附氧气，并使氧气分子活化，300℃以上可作为催化剂氧化还原性气体。同时表面吸附的氧分子电负性强，它夺取纳米颗粒表面层的电子，使晶粒内部自由电子数目减少，即使材料的电导率降低。当还原性气体通过其表面时，表面上活化的氧气分子与还原性气体反应而释放出电子回到晶粒内部，使材料的电导率增大，即对还原性气体产生响应。纳米氧化铁气敏材料具有选择性好、高温下热稳定性好、对环境湿度的变化不敏感和催化性能较好的优点[4]。虽然通常情况下电阻比常用气敏材料，如SnO2、ZnO大的多，但可通过掺杂予以克服[5]。目前，纳米氧化铁制备方法大体上分为干法和湿法两种。而湿法中的均匀沉淀法由于制备工艺简单，成本低，颗粒均匀而被广泛采用[6]。
纳米氧化铁的合成及对NTO热分解性能的影响
第３６卷第５期 ２ ０１ ３年１ ０月 火炸药学报 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ ２９
纳米氧化铁的合成及对ＮＴＯ热分解性能的影响
贺翠翠 ，赵宁宁 ，刘健冰 ，马海霞 ，赵凤起 ，宋纪蓉 ３
（１．西北大学化工学院，陕西西安７１００６９；２．西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室， 陕西西安７１００６５；３．故宫博物院文保科技部，北京１００００９）
摘要：采用溶胶凝胶法和水热法制备了纳米Ｆｅｚ０。颗粒，考察了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵 （ＣＴＡＢ）对纳米Ｆｅ ０。粒径分布的影响，用ｘ射线粉末衍射（ＸＲＤ）、扫描电子显微镜及能量散射光谱（ＳＥＭ—ＥＤＳ）、 傅里叶变换红外光谱（ＦＴ—ＩＲ）对产物进行了表征。通过ＭＤＩＪａｄｅ ５．０分析发现，在相同实验条件下加入表面活性 剂可以缩小纳米Ｆｅ ０。的粒径分布范围。采用超声复合法制备了ＮＴＯ一纳米Ｆｅ ０。复合物，用差示扫描量热 （ＤＳＣ）和热重／微分热重（ＴＧ／ＤＴＧ）考察了纳米Ｆｅ ０。对ＮＴＯ热分解的催化性能以及复合物的热分解机理。用 Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ法、Ｏｚａｗａ法和积分法计算非等温动力学参数，发现Ｆｅｚ０。可降低ＮＴＯ热分解的表观活化能，复合物热 分解反应的表观活化能为２９０．８２ ｋＪ／ｍｏｌ，指前因子为１０ ”ｓ 。 关键词：物理化学；纳米氧化铁；溶液一凝胶法；ＮＴ０；催化反应；热分解性能 中图分类号：ＴＪ５５；０６４３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—７８１２（２０１３）０５—００２９—０６
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｆｅ２ Ｏａ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ＮＴＯ
ＨＥ Ｃｕｉ—ｃｕｉ ，ＺＨＡＯ Ｎｉｎｇ—ｎｉｎｇ ，ＬＩＵ Ｊｉａｎ—ｂｉｎｇ ，ＭＡ Ｈａｉ—ｘｉａ ，ＺＨＡＯ Ｆｅｎｇ—ｑｉ ，ＳＯＮＧ Ｊｉ—ｒｏｎｇ ’。 （１＿Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００６９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｘｉ ａｎ Ｍｏｄｅｒｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｘｉ ａｎ ７１００６５，Ｃｈｉｎａ；３．Ｐａｌａｃｅ Ｍｕｓｅｕｍ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００００９，Ｃｈｉｎａ）
纳米氧化铁的性质及制备方法进展
２００７年１月
第１期 广西轻工业
ＧＵＡＮＧＸＩ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＧＨＴ ＩＮＤＵＳＴＲＹ （总第９８期）
纳米氧化铁的性质及制备方法进展
高翠英
（吕梁高等专科学校，山西离石０３３０００）
【摘要】本文介绍了纳米氧化铁的性质和制备方法。目前，国内外有很多不同的蚋米氧化铰的制备方法，但总体上可分为
湿法和干法。湿法采用氧化沉淀法、水热法、强迫水解法或胶体化学法等制备；干法采用火焰热分解、气相沉积、低温等离子化学气
相沉积法或激光热分解法等制备。
【关键词】纳米氧化铁；制备方法；综述
【中图分类号】Ｏ６１４ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００３—２６７３（２００７）０１—００３７—０２
纳米科学技术是２０世纪８０年代末期诞生并崛起的新科 技，它的基本内涵是指在纳米尺寸（１０－９ １０ ｍ）范围内认识和
改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创制新物质，以及改 造原有的物质使其具有新的性质【ｎ。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【”。 这些基本特性使得纳米材料具有不同于常规材料的许多潜在
的物理、化学性质，因而引起了人们要开发利用纳米材料的强
烈兴趣。 纳米氧化铁ｆｎａｎｏ—ｓｉｚｅｄ ｉｒｏｎ ｏｘｉｄｅ）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、朔料、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 。
为此，本文就纳米氧化铁的种类和性质进行了简单介绍。重点 论述了纳米氧化铁的制备方法。
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、晶型和结构的不同可分为（ｄ一，Ｂ一， 一）Ｆｅ：Ｏ，、 Ｆｅ，Ｏ 、ＦｅＯ和（０【一，Ｂ一， 一，８一）ＦｅＯＯＨ。按色泽的不同又可
分为红、黄、橙、棕、黑等。较具实用价值的有ｄ—Ｆｅ：０，、
一Ｆｅ２０ ０【一ＦｅＯＯＨ、Ｆｅ３０４等。
纳米氧化铁的制备及其对高金属含量燃料的催化作用
第３１卷第５期 ２ ０ ０ ８年１ ０月 火炸药学报 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ ６９
纳米氧化铁的制备及其对高金属
含量燃料的催化作用
赵文忠，郑邯勇，林碧亮
（中国船舶重工集团公司第七－－Ａ研究所，河北邯郸０５６０２７）
摘 要：为了研究纳米氧化铁对金属燃料的催化作用，以氯化铁为原料，以特种表面活性剂为分散剂，通过正交试 验制备出分散性好、晶粒度为２５．７ｎｍ、纯度为９９．５ 的球形 一Ｆｅ。Ｏ。粒子，采用热重分析实验研究了纳米氧化铁催
化剂对ＡＰ热分解峰温的影响。结果表明，纳米氧化铁可使ＡＰ的低温和高温分解峰的峰温分别提前７．３７ Ｃ和 ５８．１２ Ｃ；微米级氧化铁仅可使ＡＰ低温和高温分解峰的峰温分别提前４．２１ Ｃ和１４．３１ Ｃ。金属燃料的燃速测定结 果表明，含有纳米氧化铁催化剂燃料的燃速比微米级的提高３Ｏ 以上。 关键词：材料科学；纳米氧化铁；金属燃料；燃速；催化作用 中图分类号：ＴＪ５５；０６４３．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—７８１２（２００８）０５—００６９—０４
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｒｏｎ Ｏｘｉｄｅ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ
ｏｎ Ｆｕｅｌ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｏｎｔｅｎｔ
ＺＨＡＯ Ｗｅｎ—ｚｈｏｎｇ，ＺＨＥＮＧ Ｈａｎ—ｙｏｎｇ，ＬＩＮ Ｂｉ—ｌｉａｎｇ （Ｔｈｅ ７１８ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＳＩＣ，Ｈａｎｄａｎ Ｈｅｂｅｉ ０５６０２７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｒｏｎ ｏｘｉｄｅ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｆｕｅｌ，ｔｈｅ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｆ ａ— Ｆｅ２Ｏ ３ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ｉｒｏｎ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｓｐｅｃｉａｌ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ａｓ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ａｇｅｎｔ ｂｙ ａｎ
纳米氧化铁的制备及其对吸收药热分解催化作用的研究
第３期２００２年 火炸药学报
纳米氧化铁的制备及其对吸收药热分解催化作用的研究
徐宏 ，刘剑洪 ，陈沛 ，赵风起。．田德余
ｌ深 大学师范学院化生教育系．广东渌圳５ｌ ８０ ５ｏ，２西安近代化学铲宄所 陵西西安７．（１Ｉ】 ５ ３国防科技托学五系 湖南长寸４１Ｉ）０７ ）
摘要 甩室温湿固相反应制每了蚋丰氧化键，井进行了表征。甩ＤＳＣ ｇ－宄了蚋幕艮化铁对吸收药ｆ硝化 畦收硝化甘曲的混台精 ＮＣ／ＮＧ）热分解反应的催他作用．并提出了谊催化反应的机理。窭墙培果表明．蚺 氧化铁能有效地催化吸收药的热分解 关键词：纳束材料：氧化铁；催化荆 吸收药 中国分娄号ＴＢ ３Ｓ３，Ｏ ６４３ ３２ 文献标识码Ａ 文章编号ｌ（＞ｔ１７—７８１２（２００Ｚ）０３ ｕ￣１５１ ：
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔ ｔ●ｆ Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ—ｓｊｚｅｄ Ｆｅｒｒｉｃ Ｏｘｉｄｅ
ｉ）ｎ Ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ Ｐｏｗｄｅｒ
ｘｕ Ｈａｎｇ Ｌ１Ｉ Ｊ Ｊ Ｊａｎ—ｈａｎｇ ＣＨＥＮ Ｐｅｉ ＬＮ。ｒｍａｔ Ｃｏｌｔｅｇｅ Ｓｈｅｎｚｈｅ＝ｘ Ｕｎｉｖｅｆｓｉｔｙ Ｓｈｅｎｚｈｅ￣ ５１ ８蛳０ Ｃｈｉｎａｊ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｎａｎｏｍｅｔｅｌ－一ｓｉｚｅｄ ｆｅｒｒｉｃ ｏｘｉｄｅ ｗａ ｓｙｔ￣ｔｈｅｓｉｚｅｄ ａｔ ｒｏｏｉｌｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂｙ ｈｕｍｉｄ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ
ｐａｒｔｉｃｌｅ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ａｎｄ Ｘ—ｒａ）ｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｔ１ａＴ１０ ｅ ｓｉｚｅｄ ｆｅｒｒｉｃ ｏｘｉｄｅ。ｎ ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｔｃｏｍｐｏｓ１¨。ｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｈｓｏｚ￣ｅｎｔ ｐｃｗ．＇ｄｅｒ￣ｎｉｔｒｏｃｅ［［ｕ ｋｏｓｅ ａＥ￣ｏｒｂｅｄ ｎｉ￣ｒｏｇ［ｙｃｅｒ（ｎ・
纳米氧化铁黄制备方法
纳米氧化铁黄制备方法
纳米氧化铁黄是一种具有广泛应用前景的材料，具有较高的比表面积和特殊的磁性性质。本文将介绍一种常用的纳米氧化铁黄制备方法。
一、溶剂热法制备纳米氧化铁黄
溶剂热法是一种常用的制备纳米氧化铁黄的方法，其原理是通过在有机溶剂中溶解金属盐，并在高温条件下进行热分解反应，生成纳米氧化铁黄。
1. 实验材料准备：
（1）金属盐：常用的金属盐有氯化铁、硝酸铁等；
（2）有机溶剂：常用的有机溶剂有乙醇、甲醇等。
2. 溶液制备：
将适量的金属盐溶解在有机溶剂中，得到金属盐溶液。
3. 反应条件控制：
将金属盐溶液置于高温反应器中，控制反应温度和时间。通常，反应温度在100℃-200℃之间，反应时间在几小时至数十小时不等。
4. 沉淀收集和洗涤：
将反应结束后得到的沉淀通过离心或过滤的方式进行分离，并用无机溶剂进行多次洗涤，去除残余的金属盐和有机溶剂。
5. 干燥和粉碎：
将洗涤后的沉淀在常温下干燥，并通过研磨或超声处理等方法将其粉碎成纳米尺寸的颗粒。
通过溶剂热法制备的纳米氧化铁黄具有较高的比表面积和较好的分散性，可以应用于催化剂、生物医学、环境修复等领域。
二、共沉淀法制备纳米氧化铁黄
共沉淀法是另一种常用的制备纳米氧化铁黄的方法，其原理是通过将金属离子溶解于溶液中，然后通过加入沉淀剂使金属离子与沉淀剂反应生成纳米氧化铁黄。
1. 实验材料准备：
（1）金属盐：常用的金属盐有硝酸铁、氯化铁等；
（2）沉淀剂：常用的沉淀剂有氢氧化钠、氢氧化铵等。
2. 溶液制备：
将适量的金属盐溶解在溶剂中，得到金属盐溶液。
3. 沉淀反应：
将沉淀剂溶解在溶剂中，然后将金属盐溶液缓慢滴加到沉淀剂溶液中，搅拌均匀，控制反应条件。
4. 沉淀收集和洗涤： 将反应结束后得到的沉淀通过离心或过滤的方式进行分离，并用无机溶剂进行多次洗涤，去除残余的金属盐和溶剂。
5. 干燥和粉碎：
将洗涤后的沉淀在常温下干燥，并通过研磨或超声处理等方法将其粉碎成纳米尺寸的颗粒。