CN108190966A - α型三氧化二铁的制备方法 - Google Patents

α型三氧化二铁的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108190966A
CN108190966A CN201810189333.1A CN201810189333A CN108190966A CN 108190966 A CN108190966 A CN 108190966A CN 201810189333 A CN201810189333 A CN 201810189333A CN 108190966 A CN108190966 A CN 108190966A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solid
preparation
alpha
potassium ferricyanide
ferric oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810189333.1A
Other languages
English (en)
Inventor
刘忠
吕宝亮
郭敏
许乃才
李明珍
李�权
吴志坚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Original Assignee
Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS filed Critical Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority to CN201810189333.1A priority Critical patent/CN108190966A/zh
Publication of CN108190966A publication Critical patent/CN108190966A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C01G49/02—Oxides; Hydroxides
    • C01G49/06—Ferric oxide [Fe2O3]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/20—Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种α型三氧化二铁的制备方法，其包括下述步骤：S1、配制铁氰化钾水溶液；S2、将铁氰化钾水溶液于180℃～220℃下进行微波水热反应至少0.5h，获得固液混合体；S3、将固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。本发明仅以铁氰化钾作为原料，其中铁氰根离子作为铁源的同时还使其中氰根中的氮原子由于带有孤对电子而选择性吸附在颗粒的表面，从而得到树叶状α型三氧化二铁晶体。相比于传统运用硫酸盐和氯化物等可溶性铁源为原料、同时加入至少一种改性剂来调节颗粒生长的制备方法，本发明制备工艺简单，降低了制备成本；反应条件易控制，有利于实现规模化工业生产；同时产品纯度高、收率高，且粒径均匀、性能稳定。

Description

α型三氧化二铁的制备方法
技术领域
本发明属于金属氧化物制备技术领域，具体来讲，涉及一种α型三氧化二铁的制备方法。
背景技术
α晶型三氧化二铁是一种普遍存在于自然界、并且在实验室条件下能容易获得的常见金属氧化物，其具有奇异的特性而被广泛地应用于半导体、磁记录材料、增强磁共振成像对比度、组织修复、癌症的诊断和治疗、生物流体的解毒、电致变色器件、锂电池电极、药物载体以及光催化制氢等诸多领域。
当前，α晶型三氧化二铁的制备方法已经成为材料科学领域的研究热点之一，传统α晶型三氧化二铁的制备主要为高温烧结，但对颗粒的大小和形貌不能进行有效的调控，一般需要加入模板剂或活性剂来进行表面形貌及生长的控制。为此，科研人员已经研究出许多制备α晶型三氧化二铁的方法，如氧化还原法、水热法、溶胶-凝胶法、离子交换法、共沉淀法等等。
对于不同形貌的α晶型三氧化二铁的制备，目前已有一些报道；如河北工业大学的李坤宇(李坤宇,李林,李银辉,李亮,陈建新.分级花状氧化铁微球的水热合成及吸附性能研究[J].广州化学.2016,04(41):18-22)进行了以六次甲基四胺、硫酸亚铁、柠檬酸钠为原料，采用水热合成方法制备了低结晶度的分级花状Fe2O3微球，并用于水中铅离子去除的模拟研究；但其制备所用原料种类较多，且制备过程较为复杂。同时，国内也有制备出核壳结构和棒状阵列结构的研究；如CN 201710120611.3披露了用硝酸铁溶解在乙二醇中水热反应后制备出α晶型三氧化二铁纳米片；其过程简单，但很难制备出分级结构的α晶型三氧化二铁颗粒。以上α晶型三氧化二铁的制备都是用了有机物添加剂来控制颗粒的生长和形貌。另外，国内也有用微波法制备片状颗粒自组装成花状颗粒用于吸附的报道(浙江大学学报(英文版)A辑:应用物理和工程:2014,15(8):671-680)；其过程简单，但很难制备出分级结构的α晶型三氧化二铁颗粒。
当α晶型三氧化二铁作为催化材料和红色颜料时，其会因为不同的形貌而影响其催化性质和外观颜色，从而影响其运用；但是，目前对于特定的α晶型三氧化二铁的生长及调控方法，却未见任何报道，如对于分级树叶状的氧化铁颗粒即未见任何报道。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种α型三氧化二铁的制备方法，该制备方法的制备周期短、操作简单、产品纯度高、品质好。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种α型三氧化二铁的制备方法，包括步骤：
S1、配制铁氰化钾水溶液；其中，铁氰化钾的物质的量浓度为0.003mol/L～0.011mol/L；
S2、将所述铁氰化钾水溶液于180℃～220℃下进行微波水热反应至少0.5h，获得固液混合体；
S3、将所述固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。
进一步地，所述步骤S1的具体方法为：将0.1g～0.3g铁氰化钾溶于60mL～80mL去离子水中，磁力搅拌均匀，获得所述铁氰化钾水溶液。
进一步地，在所述步骤S2中，所述铁氰化钾水溶液于聚四氟乙烯高压反应釜中进行微波水热反应。
进一步地，所述制备方法包括步骤：
S11、将0.1g铁氰化钾溶于60mL的去离子水中，磁力搅拌获得所述铁氰化钾水溶液；
S21、将所述铁氰化钾水溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，并于180℃下进行微波水热反应0.5h，获得所述固液混合体；
S31、将所述固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。
进一步地，所述制备方法包括步骤：
S12、将0.3g铁氰化钾溶于80mL的去离子水中，磁力搅拌获得所述铁氰化钾水溶液；
S22、将所述铁氰化钾水溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，并于180℃下进行微波水热反应1h，获得所述固液混合体；
S32、将所述固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。
进一步地，所述制备方法包括步骤：
S13、将0.1g铁氰化钾溶于80mL的去离子水中，磁力搅拌获得所述铁氰化钾水溶液；
S23、将所述铁氰化钾水溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，并于220℃下进行微波水热反应0.5h，获得所述固液混合体；
S33、将所述固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。
进一步地，所述制备方法包括步骤：
S14、将0.3g铁氰化钾溶于80mL的去离子水中，磁力搅拌获得所述铁氰化钾水溶液；
S24、将所述铁氰化钾水溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，并于220℃下进行微波水热反应1h，获得所述固液混合体；
S34、将所述固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。
本发明选用简单的铁氰化钾作为原料，在原料溶解于水后，其中铁氰根离子为铁源用于α型三氧化二铁颗粒生长的同时，其氰根中的氮原子由于带有孤对电子而选择性吸附在颗粒的表面，从而得到树叶状α型三氧化二铁晶体。相比于传统方法中一般运用硫酸盐和氯化物等可溶性铁源为原料，同时加入至少一种改性剂来调节颗粒生长的方法，本发明制备工艺简单，有效地降低了反应步骤及制备成本，而且反应条件易控制，有利于实现规模化工业生产；同时所得产品纯度高、收率高，且粒径均匀、性能稳定。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的实施例1的α型三氧化二铁的制备方法获得的α型三氧化二铁的XRD图片；
图2是根据本发明的实施例1的α型三氧化二铁的制备方法获得的α型三氧化二铁的SEM图片；
图3是根据本发明的实施例2的α型三氧化二铁的制备方法获得的α型三氧化二铁的SEM图片；
图4是根据本发明的实施例3的α型三氧化二铁的制备方法获得的α型三氧化二铁的SEM图片；
图5是根据本发明的实施例4的α型三氧化二铁的制备方法获得的α型三氧化二铁的SEM图片；
图6是根据本发明的对比例1获得的α型三氧化二铁的XRD图片；
图7是根据本发明的对比例1获得的α型三氧化二铁的SEM图片；
图8是根据本发明的对比例2获得的α型三氧化二铁的SEM图片。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
本发明公开了一种α型三氧化二铁的制备方法；具体来讲，其包括下述步骤：
在步骤S1中，配制铁氰化钾水溶液。
具体来讲，在该铁氰化钾水溶液中，铁氰化钾的物质的量浓度为0.003mol/L～0.015mol/L。
以100mL的反应容器为例，则对应将0.1g～0.3g铁氰化钾溶于60mL～80mL去离子水中，磁力搅拌均匀即获得铁氰化钾水溶液。
在步骤S2中，将铁氰化钾水溶液于180℃～220℃下进行微波水热反应至少0.5h，获得固液混合体。
优选地，可将铁氰化钾水溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，以进行微波水热反应。
在步骤S3中，将固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。
根据该制备方法获得的产物外表呈暗红色。
在本发明的α型三氧化二铁的制备方法中，一方面，以铁氰化钾中的铁氰根离子作为铁源，另一方面，其中氰根中的氮原子由于带有孤对电子而选择性吸附在颗粒的表面，从而得到树叶状α型三氧化二铁晶体。相比于传统方法中一般运用硫酸盐和氯化物等可溶性铁源为原料，同时加入至少一种改性剂来调节颗粒生长的方法，本发明制备工艺简单，添加原料少，有效地降低了反应步骤及制备成本，而且反应条件易控制，有利于实现规模化工业生产；同时所得产品纯度高、收率高，且粒径均匀、性能稳定。
以下，将通过具体的实施例来描述本发明的上述α型三氧化二铁的制备方法，但以下实施例并不能限定本发明的制备方法，而仅是具体示例。
下述实施例1-4的工艺参数列于表1。
表1实施例1-4的制备方法的工艺参数
对实施例1获得的产物分别进行了X射线衍射测试(以下简称XRD)和扫描电镜测试(以下简称SEM)。其XRD图片如图1所示，通过与α型三氧化二铁的标准衍射图谱(PDF No.33-0664)比对，可以看出各个峰的位置吻合良好，无其他杂质峰存在，说明所得产物为α型三氧化二铁，且其纯度高、品质好。其SEM图片如图2所示，从图2中可以看出，所得产物为树叶状晶体。同时，分别对实施例2、3、4所获得的产物进行了SEM测试，其SEM图片分别如图3-图5所示，从图3-图5中可以看出，所得产物均为树叶状晶体。
由此可知，根据本发明的制备方法获得的产物为暗红色树叶状α型三氧化二铁，与现有报道中属于完全不同的结晶形状，属于一种首次制备获得的全新的结晶形状。
值得说明的是，在本发明的上述制备方法中，为了获得树叶状α型三氧化二铁，控制铁氰化钾的浓度尤为重要，为此相应进行了对比实验。
在对比实验中，铁氰化钾的用量发生了变化。
以下对比例1-4的工艺参数列于表2。
表2对比例1-4的制备方法的工艺参数
对对比例1获得的产物分别进行了XRD和SEM测试。其XRD图片如图6所示，通过与α型三氧化二铁的标准衍射图谱(PDF No.33-0664)比对，可以看出各个峰的位置吻合良好，无其他杂质峰存在，说明所得产物为α型三氧化二铁，且其纯度高、品质好。其SEM图片如图7所示，从图7中可以看出，所得产物为六方花状晶体。同时，对对比例2所获得的产物进行了SEM测试，其SEM图片如图8所示，从图8中可以看出，所得产物也为六方花状晶体。由此可知，根据上述对比例获得的产物虽然均为暗红色α型三氧化二铁，但其由于铁氰化钾的用量不同而呈现与本发明完全不同的形貌。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (7)

1.一种α型三氧化二铁的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1、配制铁氰化钾水溶液；其中，铁氰化钾的物质的量浓度为0.003mol/L～0.011mol/L；
S2、将所述铁氰化钾水溶液于180℃～220℃下进行微波水热反应至少0.5h，获得固液混合体；
S3、将所述固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法为：将0.1g～0.3g铁氰化钾溶于60mL～80mL去离子水中，磁力搅拌均匀，获得所述铁氰化钾水溶液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述铁氰化钾水溶液于聚四氟乙烯高压反应釜中进行微波水热反应。
4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
S11、将0.1g铁氰化钾溶于60mL的去离子水中，磁力搅拌获得所述铁氰化钾水溶液；
S21、将所述铁氰化钾水溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，并于180℃下进行微波水热反应0.5h，获得所述固液混合体；
S31、将所述固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。
5.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
S12、将0.3g铁氰化钾溶于80mL的去离子水中，磁力搅拌获得所述铁氰化钾水溶液；
S22、将所述铁氰化钾水溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，并于180℃下进行微波水热反应1h，获得所述固液混合体；
S32、将所述固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。
6.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
S13、将0.1g铁氰化钾溶于80mL的去离子水中，磁力搅拌获得所述铁氰化钾水溶液；
S23、将所述铁氰化钾水溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，并于220℃下进行微波水热反应0.5h，获得所述固液混合体；
S33、将所述固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。
7.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
S14、将0.3g铁氰化钾溶于80mL的去离子水中，磁力搅拌获得所述铁氰化钾水溶液；
S24、将所述铁氰化钾水溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，并于220℃下进行微波水热反应1h，获得所述固液混合体；
S34、将所述固液混合体进行固液分离，所得固体经清洗干燥获得α型三氧化二铁。
CN201810189333.1A 2018-03-08 2018-03-08 α型三氧化二铁的制备方法 Pending CN108190966A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810189333.1A CN108190966A (zh) 2018-03-08 2018-03-08 α型三氧化二铁的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810189333.1A CN108190966A (zh) 2018-03-08 2018-03-08 α型三氧化二铁的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108190966A true CN108190966A (zh) 2018-06-22

Family

ID=62595225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810189333.1A Pending CN108190966A (zh) 2018-03-08 2018-03-08 α型三氧化二铁的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108190966A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101532169A (zh) * 2009-03-16 2009-09-16 天津工业大学 阿尔法-三氧化二铁纳米晶水热合成方法
CN101928043A (zh) * 2010-09-16 2010-12-29 厦门大学 一种α型三氧化二铁微米球及其制备方法
CN102442705A (zh) * 2011-09-21 2012-05-09 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 一种氧化铁的制备方法
CN102826612A (zh) * 2012-09-24 2012-12-19 厦门大学 一种三维花状结构α型三氧化二铁的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101532169A (zh) * 2009-03-16 2009-09-16 天津工业大学 阿尔法-三氧化二铁纳米晶水热合成方法
CN101928043A (zh) * 2010-09-16 2010-12-29 厦门大学 一种α型三氧化二铁微米球及其制备方法
CN102442705A (zh) * 2011-09-21 2012-05-09 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 一种氧化铁的制备方法
CN102826612A (zh) * 2012-09-24 2012-12-19 厦门大学 一种三维花状结构α型三氧化二铁的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
焦杨: "α-Fe2O3微纳米分级结构材料的制备及其光催化和电化学性质研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhan et al. Facile solvothermal preparation of Fe 3 O 4–Ag nanocomposite with excellent catalytic performance
CN102491417B (zh) 花球形γ-氧化铋粉末的制备方法
Valian et al. Two facile methods to produce the cobalt manganite nanostructures and evaluation of their photocatalytic performance
CN103864155B (zh) 一种高结晶度铁基类水滑石的制备方法
WO2022242184A1 (zh) 一种掺杂磷酸铁及其制备方法和应用
CN104860357B (zh) 单分散的纳米片和/或纳米环及其制备和应用
JP7477614B2 (ja) ２～４μｍの電池グレードの四酸化コバルトの調製方法
CN106346021B (zh) 一种高压氢还原制备钴粉的方法
CN106558695A (zh) 一种镍钴铝复合氢氧化物、镍钴铝复合氧化物及其制备方法
CN111790412A (zh) 还原二氧化碳产制碳化合物的方法
CN110550665A (zh) 一种三氧化二铁纳米棒的合成方法
CN102502610A (zh) 一种大量制备石墨烯的简单方法
Yang et al. One-step hydrothermal synthesis of hierarchical nanosheet-assembled Bi2O2CO3 microflowers with a {001} dominant facet and their superior photocatalytic performance
CN113582256A (zh) 一种高镍单晶正极材料及其前驱体、以及前驱体的制备方法
Tao et al. Cooperative effect of pH value and anions on single-crystalline hexagonal and circular α-Fe2O3 nanorings
CN102167291A (zh) 一种通过热解草酸盐制备介孔金属氧化物的方法
CN106517130B (zh) 一种以富磷生物质制备羟基磷酸铁微纳米粉体材料的方法
CN109529903B (zh) 一种以水滑石为模板制备镍氮共掺杂碳材料的方法
CN103789834B (zh) 微米/纳米级镓酸锌晶体、其制备方法及其用途
Lei et al. Synthesis and morphological control of MnCO3 and Mn (OH) 2 by a complex homogeneous precipitation method
Dong et al. Apparent activation energy of multicomponent transition metal oxalates to probe synthesis of battery precursor materials
CN108190966A (zh) α型三氧化二铁的制备方法
CN111389421A (zh) 一种二维层状氯氧铋和钛铌酸盐复合光催化材料的制备方法与应用
CN108128813A (zh) α型三氧化二铁的制备方法
CN108328660A (zh) 一种α型三氧化二铁的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180622

RJ01 Rejection of invention patent application after publication