CN1226193C - 水热反萃取合成三氧化二铁纳米粉的方法 - Google Patents
水热反萃取合成三氧化二铁纳米粉的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1226193C CN1226193C CN 03105005 CN03105005A CN1226193C CN 1226193 C CN1226193 C CN 1226193C CN 03105005 CN03105005 CN 03105005 CN 03105005 A CN03105005 A CN 03105005A CN 1226193 C CN1226193 C CN 1226193C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- organic phase
- iron
- hydrothermal
- powder
- naphthenic acid
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
本发明涉及一种制备α-Fe2O3纳米粉的方法。先将三价铁盐的水溶液与经氨水皂化的由环烷酸、异辛醇、磺化煤油组成的有机相混合，制备稳定的载铁有机相，然后进行载铁有机相的水热反萃，就可以获得α-Fe2O3纳米粉。本发明制备工艺简单，α-Fe2O3粉粒径均匀，无三废污染，属洁净工艺。通过改变反应条件可控制最终α-Fe2O3粉末颗粒的粒度。
Description
技术领域
本发明涉及α-Fe2O3制备方法，具体涉及水热反萃制备α-Fe2O3纳米粉的方法，其特征是采用水热反萃一步合成α-Fe2O3粉。
背景技术
α-Fe2O3纳米粉在电子、化工、材料、建筑和能源领域均有广泛的用途。在众多合成方法中，水热合成容易实现批量生产，水热合成粉末的粒度一般在0.1～0.4μm之间。然而近年随着高新技术产品开发和应用，要求粉末的颗粒组织越来越均匀、粒度越来越小，甚至要求直接制备厚度可控、致密性强的氧化物陶瓷薄膜材料。原先的水解法、直接水热合成法已不能满足要求。
根据过程耦合机理，本专利提出了水热反萃制备α-Fe2O3纳米粉的方法。水热反萃是指在较高的温度条件下，用水作反萃剂，与负载金属有机相作用，使金属氧化物或氢氧化物析出并直接沉淀结晶出来，同时有机相获得再生和循环使用。与其它方法相比，水热反萃有其优点，例如，通过将金属离子变成金属有机化合物，便可以将氧化物粒子的大小控制在超微金属氧化物粉末的范围内，从而克服了直接水解法难以控制氧化物粒度的弊病；水热反萃是用水代替草酸盐、碳酸盐，避免了人为地将杂质引入系统，能保证产品纯度，又减少了化工产品的消耗。水热反萃能直接获得氧化物粉末或膜材料，不需要再加热分解。某些情况下用水代替浓酸作反萃剂，能避免产生大量废酸污染环境。所以水热反萃是制备高品质超细氧化物粉体的简便、经济的方法，具有很大的潜在应用。
发明内容
本发明所提供的是α-Fe2O3纳米粉的制备方法，采用载铁有机相的水热反萃一步法合成工艺。工艺步骤包括载铁有机相的制备和水热反萃。
载铁有机相的水热反萃制备α-Fe2O3纳米粉的方法是采用三价铁盐，环烷酸、异辛醇、磺化煤油为原料。
三价铁盐为硫酸铁或氯化铁。三价铁盐水溶液中铁浓度的范围为0.02～0.15mol.L-1。
由环烷酸、异辛醇、磺化煤油组成有机相。环烷酸、异辛醇和磺化煤油的体积比保持在2∶1∶1。用1∶1氨水对有机相进行皂化。
首先将三价铁盐的水溶液与皂化后的有机相搅拌混合1h，分液除去残液，用去离子水洗涤，再分液，获得稳定、纯净和新鲜的载铁有机相。然后用去离子水作反萃剂，将物料按去离子水与载铁有机相的体积比为1∶3的比例置于高压釜中，进行搅拌并升温至120～200℃，去离子水将载铁有机相中的铁反萃下来并生长成α-Fe2O3粒子。这些α-Fe2O3粒子可从水溶液中直接结晶沉淀生成α-Fe2O3纳米粉。该方法工艺简单、反应容易控制且无污染，得到的α-Fe2O3纳米粉颗粒分布均匀、分散性好、纯度高，能通过改变外部条件(如浓度、温度、添加表面活性剂)来控制金属氧化物粒子结晶尺度的因素，同时，有机相可获得再生和循环使用。
载铁有机相的水热反萃反应机理为：
通过防止晶体的生长，或使用较低温度，或使用较低铁浓度，或在体系中添加表面活性剂，有利于制备更细的粉末。当T＜276°C时，制备α-Fe2O3粉过程的控制步骤为载铁有机相的水热反萃；当T＞276°C时，制备α-Fe203粉过程的控制步骤为晶体的生长。高温有利于水热反萃，低温有利于晶体的生长。制备纳米粉可以采取如下措施：①控制晶体的生长；②使用较小的初始铁浓度；③使用较低温度；④缩短时间；⑤在溶液中添加表面活性剂三甲基十六烷基溴化铵，浓度范围为0.01～0.12mol.L-1。
水热反萃产生的沉淀，即为产品。
附图说明
图1水热反萃制备的α-Fe2O3粉末XRD谱，其中(a)为煅烧前的α-Fe2O3粉末的XRD谱，(b)为煅烧后的α-Fe2O3粉末的XRD谱。α-Fe2O3粉末的X-衍射(XRD)图的特征峰与卡片号(ASTM卡片标准谱图)为21-0920的α-Fe2O3的特征峰一致。
图2α-Fe2O3粉末的透射电镜图，表明用透射电子显微镜(TEM)进行粒度和形貌的测试结果，其中(a)的工艺条件为三价铁水溶液的初始铁浓度[Fe]0＝0.0753mol.L-1，水热反萃温度T＝200℃，水热反萃时间t＝1h；(b)的工艺条件为[Fe]0＝0.0753mol.L-1，表面活性剂三甲基十六烷基溴化铵浓度为0.00276mol.L-1，T＝200℃，t＝2h。
具体实施办法
控制工艺条件可以生产不同粉末粒度的产品。本产品通过实施例说明如下：
实施例1
(1)水热反萃的先驱物一载铁有机相的制备
按相比2∶1∶1依次加入环烷酸、异辛醇和磺化煤油，在磁力搅拌条件下加入适量1∶1氨水(分析纯)进行皂化。之后加入硫酸铁水溶液，初始铁浓度[Fe3+]0＝0.0753mol.L-1。磁力搅拌1h，分液，用去离子水洗涤，再分液。
(2)载铁有机相的水热反萃
在500mL不锈钢做的高压釜中进行。高压釜装有①磁力搅拌器；②取样系统；③加热系统；④压力测量系统。保持水相(A)与有机相(O)的比为1∶3，其中水相是80mL的去离子水，有机相的体积为240mL。实验时，先将有机相和水相引入高压釜内，密封好后开启磁力搅拌器进行搅拌，将体系加热到200℃进行反萃1h。
(3)产品的表征
α-Fe2O3粉末样品的X射线(XRD)分析结果见图1，α-Fe2O3粉末的X-衍射(XRD)图的特征峰与卡片号(ASTM卡片标准谱图)为21-0920的α-Fe2O3的特征峰一致。用透射电子显微镜(TEM)进行粒度和形貌的测试结果见图2(a)。可以看出水热反萃制备的α-Fe2O3粉末颗粒大小均匀。
实施例2
(1)水热反萃的先驱物-载铁有机相的制备：除了铁浓度外，其余条件同实施例1。
(2)载铁有机相的水热反萃：同实施例1
产品结果见表1。可以看出在其他条件不变的情况下，降低铁浓度可以制备粒度更小的α-Fe2O3粉末，粒径在11nm～20nm的范围内。
实施例3
(1)水热反萃的先驱物-载铁有机相的制备：同实施例1。
(2)载铁有机相的水热反萃：除了温度外，其余条件同实施例1。
产品结果见表2。可以看出温度对产品粒度的影响较大，在其他条件不变的情况下，当制备α-Fe2O3粉过程的控制步骤为载铁有机相的水热反萃时，降低水热反萃的温度可以制备粒度更小的α-Fe2O3纳米粉，粒径在3nm～18nm的范围内。
实施例4
(1)水热反萃的先驱物-载铁有机相的制备：同实施例1。
(2)载铁有机相的水热反萃：除了表面活性剂三甲基十六烷基溴化铵的浓度外，其余条件同实施例1。
产品结果见图2(b)及表3。可以看出在其他条件不变的情况下，在反应液中添加表面活性物质也是得到较小粒度产品的一种有效方法，粒径在13nm～18nm。
表1不同铁浓度时粉末的粒度
| [Fe]0/mol.L-1 | 0.0862 | 0.0753 | 0.0658 | 0.0538 | 0.0423 | 0.0269 |
| 平均粒度/nm | 20 | 18 | 16 | 14 | 12 | 11 |
表2不同温度时粉末的粒度
| T/K | 473 | 443 | 428 | 413 |
| 平均粒度/nm | 18 | 10 | 6 | 3 |
表3添加不同浓度的表面活性剂三甲基十六烷基溴化铵时粉末的粒度
| [C19H39NH2 +Br-]/mol.L-1 | 0 | 0.00276 | 0.0138 | 0.0276 | 0.110 |
| 平均粒度/nm | 18 | 17 | 15 | 14 | 13 |
Claims (6)
1.一种制备α-Fe2O3纳米粉的方法，工艺步骤包括载铁有机相的制备和水热反萃，其特征在于：
(1)采用三价铁盐、环烷酸、异辛醇和磺化煤油为化学原料；
(2)由环烷酸、异辛醇和磺化煤油组成有机相，环烷酸、异辛醇和磺化煤油的体积比保持在2∶1∶1；
(3)采用氨水对有机相进行皂化；
(4)反萃剂为去离子水；
(5)添加表面活性剂三甲基十六烷基溴化铵；
(6)水与载铁有机相的水热反萃在120℃～200℃下进行。
2.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的三价铁盐为硫酸铁或氯化铁。
3.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的作为反萃剂的去离子水与有机相的相比为1∶3。
4.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的水热反萃反应在高压釜中进行。
5.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于反萃过程中需要对溶液进行搅拌。
6.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于三价铁盐水溶液的铁浓度的控制范围为0.02～0.15mol.L-1；添加的表面活性剂三甲基十六烷基溴化铵的浓度范围为0.01～0.12mol.L-1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03105005 CN1226193C (zh) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | 水热反萃取合成三氧化二铁纳米粉的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03105005 CN1226193C (zh) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | 水热反萃取合成三氧化二铁纳米粉的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1524796A CN1524796A (zh) | 2004-09-01 |
| CN1226193C true CN1226193C (zh) | 2005-11-09 |
Family
ID=34282473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 03105005 Expired - Fee Related CN1226193C (zh) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | 水热反萃取合成三氧化二铁纳米粉的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1226193C (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100390072C (zh) * | 2006-10-24 | 2008-05-28 | 湘潭大学 | 一种水热反应结晶制备云母氧化铁的方法 |
| CN100429152C (zh) * | 2006-11-21 | 2008-10-29 | 浙江大学 | 一种制备三氧化二铁或氧化铜纳米球的方法 |
| GB2457134A (en) * | 2008-01-22 | 2009-08-12 | Univ Muenster Wilhelms | Synthesis of Metal Oxide Nanoparticles |
| CN101525158B (zh) * | 2009-04-03 | 2010-12-29 | 天津大学 | 一种制备三氧化二铁一维纳米材料的方法 |
| CN101993114B (zh) * | 2010-10-18 | 2012-09-05 | 河北科技大学 | 高可见光催化活性的混晶氧化铁及其制备方法 |
| CN102249345B (zh) * | 2011-04-02 | 2013-05-29 | 浙江大学 | Exendin-4偶联超顺磁性氧化铁纳米颗粒制法 |
| CN112852163B (zh) * | 2019-11-12 | 2022-05-03 | 中国科学院化学研究所 | 一种结晶纳米粒子和一种可光固化的有机硅树脂与纳米颗粒的组合物及制备方法和应用 |
-
2003
- 2003-02-28 CN CN 03105005 patent/CN1226193C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1524796A (zh) | 2004-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Aghazadeh et al. | Cathodic electrodeposition of Y (OH) 3 and Y2O3 nanostructures from chloride bath. Part II: Effect of the bath temperature on the crystal structure, composition and morphology | |
| CN106047290B (zh) | 一种纳米四氧化三铁磁性粒子均匀包覆碳纳米管的方法 | |
| Jia et al. | Synthesis of CuO nanometer powder by one step solid state reaction at room temperature | |
| CN1226193C (zh) | 水热反萃取合成三氧化二铁纳米粉的方法 | |
| CN103667887A (zh) | 一种FeCo合金吸波材料的制备方法 | |
| CN112479241B (zh) | 一种利用片状氢氧化铝制备片状氧化铝的方法 | |
| DE102021107273A1 (de) | Methode zur Herstellung von körnigem Siliciumkarbid durch Zweifrequenz-Mikrowelle | |
| CN1657490A (zh) | 共沉淀法制备钴铁氧体的方法 | |
| EP2559654A2 (en) | Method for the mass production of silver nanoparticles having a uniform size | |
| CN1060703C (zh) | 纳米级金属粉的制备方法 | |
| Xia et al. | Hydrothermal hexagonal SrFe 12 O 19 ferrite powders: Phase composition, microstructure and acid washing | |
| CN109721096B (zh) | 一种制备高纯钛酸钡的装置及方法 | |
| Abdalkreem et al. | Comparison of Y2O3 nanoparticles synthesized by precipitation, hydrothermal and microwave-assisted hydrothermal methods using urea | |
| CN102134103A (zh) | 一种制备羟基铁氧化物纳米线的方法 | |
| CN1844473A (zh) | 一种制备粒径可控铜、银等超细金属粉体的电解乳化方法 | |
| CN112408495A (zh) | 超顺磁Ag/四氧化三铁纳米球的制备方法 | |
| CN115403064B (zh) | 一种氧化铈及其制备方法 | |
| US9707624B2 (en) | Method of synthesizing silver nanoparticles | |
| CN102863005B (zh) | 一种多壳层核壳微纳结构Cu2O的制备方法 | |
| Li et al. | Facile solution-based synthesis and optical properties of Co3O4 Nanoparticles at low-temperature | |
| Ordoukhanian et al. | One step paired electrochemical synthesis of iron and iron oxide nanoparticles | |
| CN108946796A (zh) | 一种掺杂钛酸盐及其制备方法 | |
| CN110203967B (zh) | 片状钛酸锶纳米单晶体的制备方法 | |
| KR20100122226A (ko) | 균일한 크기의 나노판 Ｄｙ2Ｏ3 나노입자를 제조하는 방법 | |
| CN1299862C (zh) | 制备超微镍粉的方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |