发布时间 : 星期五 文章凝胶-溶胶相转移法制备纳米Fe2O3更新完毕开始阅读be689c303169a4517723a356
法. 采用该法制备纳米α- Fe2O3多以高价铁盐, 如FeCl3, Fe(NO3)3等为初始原料, 首先采用离子交换法、化学絮凝法、胶溶法制得透明性金属氧化物的水凝胶, 用阴离子表面活性剂(如十二烷基苯磺酸盐或十二烷基磺酸盐)进行憎水处理, 然后用有机溶剂冲洗制得的有机胶体, 经脱水和减压蒸馏, 在低于所用表面活性剂热分解温度的条件下, 制得无定形球状纳米微粒[11]. 南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中心的有关人员通过以FeCl3溶液为初始原料, 油酸为表面活性剂, 甲苯为溶剂, 将3种物质依次加入到烧瓶中, 剧烈搅拌0.5ｈ后, 滴加一定浓度的NaOH溶液, 同时控制pH值至6左右,停止滴加NaOH溶液, 倒入分液漏斗中静置分层, 取下层的有机层, 经脱水和减压蒸馏, 在低于所用表面活性剂热分解温度的条件下, 制得粒径在10nm左右且表面包覆油酸的纳米α- Fe2O3.
3. 水热法
水热法(高温水解法)制备超细微粉的技术始于1982年. 近年来, 将一些新技术如微波技术, 超临界技术引入水热法, 合成了一系列纳米化合物, 使其成为重要的合成技术之一. 通过高温高压在水溶液或蒸汽中合成物质, 再经分离和热处理得到纳米微粒. 根据反应类型不同可分为: 水热氧化、还原、沉淀、合成、水解、结晶等. 特点是粒子纯度高、分散性好、晶型好且大小可控[12]. 采用微波水解法制备纳米α- Fe2O3,由于微波有很强的穿透性和优异的选择性, 所以反应速度快, 产率高, 而且是通过物质对微波的吸收来使其升温, 加热升温速率快, 体系受热均匀, 瞬时温度高等[13]. 此外还有强迫水解法，凝胶-溶胶法，水溶胶-萃取法等[14].
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B. 干法 1. 气相法
气相法在制备纳米微粒技术中占有重要的地位. 它可以分为物理气相沉积法和化学气相沉积法. 物理气相沉积法是利用电弧、高频或等离子体高温热源将氧化物加热, 使之汽化, 然后聚成纳米粒子, 其中以真空蒸发法最为常用. 化学气相沉积法利用挥发性金属化合物或金属单质蒸汽通过化学反应生成所需化合物, 根据反应类型可分为气相氧化、气相热解、气相水解等. 气相法的优点是设备简单, 反应条件易控制, 产物易精制, 只要控制反应气体和气体的稀薄程度就可得到少团聚或不团聚的超细粉末, 颗粒分散性好、粒径小、分布窄, 能连续稳定生产, 且能耗少, 已有部分材料形成工业化生产[11].
2. 固相法
纳米氧化物的固相制备方法有机械粉碎法和固相化学反应法. 机械粉碎法是采用超微粉碎机制备超微粒, 其原理是利用介质和物料间相互研磨和冲击, 以达到超细化, 但很难使粒径小于100nm. 固相化学法合成纳米氧化物是一种近年来发展起来的一种新方法. 固相反应法就是把金属盐或金属氧化物按配方充分混合, 研磨后进行煅烧, 发生固相反应后, 直接得到纳米粒子或再研磨得到纳米粒子. 采用固相化学反应法制备纳米α- Fe2O3的过程中, 研磨中要注意力度均匀, 研磨时间充足, 这样才能保证Fe(NO3)3·9H2O和NaOH充分反应, 否则制备出的α- Fe2O3就很难达到纳米级且粒径分布也不均匀. 另外, 灼烧的时间和温度也影响实验的结果[15].
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随着材料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，如近年非常盛行的制备超薄薄膜的自组装技术已经开始应用于纳米材料的制备[16]. 1 实验部分 1.1实验仪器和药品
50mL烧杯3个，150mL容量瓶1个，玻璃棒1根，抽滤瓶1个，50mL量筒1个，100mL烧杯1个，胶头滴管2个，洗瓶1个，100mL蒸馏烧瓶2个，球形冷凝管1个，分液漏斗1个，滤纸若干，18mL坩埚3个，电子称1台，刮刀1个，玛瑙研钵1个，医用真空仪1台，控温式磁力搅拌器1台，pH计1台，马弗炉1台，原子力显微镜1台(日本精工).
FeCl3（分析纯），氨水（分析纯），盐酸（分析纯），CHCl3（分析纯），十二烷基苯磺酸钠（分析纯）. 1.2 实验方法
1.2.1 pH值对纳米Fe2O3样品的影响：
取0.2mol/L的FeCl3溶液35mL于50mL的烧杯中，加稀氨水至反应体系的pH值为6.00, 制取Fe(OH)3沉淀. 将沉淀过滤并用蒸馏水洗涤3次后置于盛有8mL 0.2mol/L的FeCl3溶液的烧杯中. 调节溶液的pH值为2. 在70℃下水浴加热1小时. 趁热加入1%的DBS溶液40mL, 搅拌，静置10min. 冷却后用CHCl3进行萃取，将有机层转入蒸馏烧瓶中进行减压蒸馏, 将残余物置于8mL的坩埚内炒干后置于马弗炉中焙烧，保持温度为420℃加热1小时. 取样品称量，后用玛瑙研钵研细即可.
重复上述步骤，分别将pH值调节为7.00、7.50、8.00、8.50、9.00、
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9.50, 最后以pH对样品产量作图. 1.2.2 煅烧温度的影响
其余步骤不变，分别将培烧温度依次调节为400，440，500，600℃，以温度对样品产量作图. 1.2.3 超声条件的影响：
保持pH＝7，将制得的胶体液放入超声仪中，保持超声时间为30min, 其余步骤不便，对样品进行处理. 1.2.4样品测试
X射线衍射分析(XRD)在Riga DMA-III型X射线粉末衍射仪上进行, 铁靶Ka(λ=0.19373 nm), 管压40Kv, 管流25mA , 扫描速率为10o.s-1. 获得X射线粉末衍射图谱以确定物相和样品的平均粒径. 由Scherrer公式d = Kλ/(βcosθ)再结合XRD图谱计算出Fe2O3粉末的平均粒子大小. 式中 d为晶粒直径，K为常数，β为半宽高(rad), K=1.00, λ为X射线的波长，为0.19373, θ是晶体的半衍射角. X射线衍射参数：
起始角：20 终止角：90 扫描速度：10 积分时间：0.2 步长：.02 重复次数：1 靶型：Fe 管流：25mA
管压：40kV 狭缝：1&0.3&1 滤波片：Mn
采用SPN1000型扫描探针显微镜对Fe2O3 纳米粒子的大小和外貌进行了观察.
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