CN1524796A - 水热反萃取合成三氧化二铁纳米粉 - Google Patents
水热反萃取合成三氧化二铁纳米粉 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1524796A CN1524796A CNA031050050A CN03105005A CN1524796A CN 1524796 A CN1524796 A CN 1524796A CN A031050050 A CNA031050050 A CN A031050050A CN 03105005 A CN03105005 A CN 03105005A CN 1524796 A CN1524796 A CN 1524796A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- organic phase
- iron
- hydrothermal
- preparation
- 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.)
- Granted
Links
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 title claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 claims abstract description 24
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- HNNQYHFROJDYHQ-UHFFFAOYSA-N 3-(4-ethylcyclohexyl)propanoic acid 3-(3-ethylcyclopentyl)propanoic acid Chemical compound CCC1CCC(CCC(O)=O)C1.CCC1CCC(CCC(O)=O)CC1 HNNQYHFROJDYHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 5
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 4
- BWDBEAQIHAEVLV-UHFFFAOYSA-N 6-methylheptan-1-ol Chemical compound CC(C)CCCCCO BWDBEAQIHAEVLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims 2
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical group [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 claims 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 229910003145 α-Fe2O3 Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 25
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
本发明涉及一种α－Fe2O3超细粉末制备的新技术。先以Fe3+盐和廉价的环烷酸为原料制备稳定的负载铁的环烷酸—异辛醇—煤油有机相体系，然后通过载铁有机相的直接水热反萃就可以制备α－Fe2O3超细粉末。本发明制备工艺简单、制备的氧化铁粉末质量高、无三废污染，属洁净工艺。通过改变反应条件可人为控制最终Fe2O3粉末颗粒的粒度。
Description
本发明涉及氧化铁制备方法，具体涉及水热反萃法制备氧化铁超细纳米粉的制备技术，其特征是采用水热反萃法一步合成氧化铁的新工艺。
α-Fe2O3纳米粉，在电子、化工、材料、建筑和能源等方面均有广泛的用途。在众多合成方法中，水热合成容易实现批量生产，水热合成粉体的粒度一般在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。
我们根据过程耦合机理，提出了水热反萃的新技术。水热反萃技术是指在较高的温度条件下，负载金属有机相与水反应，金属氧化物或氢氧化物直接沉淀结晶出来，同时有机相获得再生和循环使用的过程。与其它方法相比，水热反萃更具优点。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体或膜材料，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陶瓷粉简便、经济的方法，具有很大的潜在应用。
本发明所提供的α-Fe2O3纳米粉体的生产方法，采用载铁有机相水热反萃一步合成的新方法新工艺。
载铁有机相的水热反萃制备金属氧化物的方法是以三价的铁盐和廉价的环烷酸为原料，它首先要求制备稳定、纯净和新鲜的负载铁的有机相，然后在高压斧中从负载铁的有机相中用水萃取金属铁并生成氧化铁粒子，这些氧化铁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、反应容易控制且无副反应无污染，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、外加表面活性剂)的变化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和铁浓度或在体系中添加表面活性物质有利于制备更细的粉末。当T＜549K时，制备氧化铁粉过程的控制步骤为载铁有机相的水热反萃，在此条件下，制备超细粉末可以采取如下措施：a)控制晶体的生长；b)使用较小的初始铁浓度；c)低温度；d)缩短时间；e)在溶液中添加表面活性物质。当T＞549K时，制备氧化铁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。
附图说明：
图1水热反萃法制备氧化铁粉末的XRD谱
图2氧化铁粉末的透射电镜图
具体实施方法：
控制工艺条件可以生产不同粉体粒度的产品。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—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0.1M硫酸铁水溶液，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，将体系加热到所需的温度进行反萃。
(3)产品的表征
氧化铁粉末样品的X射线(XRD)分析结果见图1，氧化铁粉末的X-衍射(XRD)图的特征峰与卡片号(ASTM卡片标准谱图)为21-0920的三氧化二铁的特征峰一致。用透射电子显微镜(TEM)进行粒度和形貌的测试结果见图2，可以看出水热反萃法制备的氧化铁粉末颗粒大小较为均匀，粒度在纳米范围内。
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氧化铁粉末。
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，当制备氧化铁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氧化铁纳米粉末。
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：除了表面活性物质的浓度外，其余条件同实施例1。
产品结果见表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。
表1不同铁浓度时粉末的粒度
| [Fe]/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外加不同浓度的表面活性物质时粉末的粒度
| [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 (7)
1.一种氧化铁超细纳米粉的制备方法，包括化学反应、沉淀、洗涤和干燥等工艺步骤，其特征在于：
(1)采用Fe3+盐和环烷酸、异辛醇、煤油为化学原料；
(2)环烷酸、异辛醇和磺化煤油的体积比保持在2∶1∶1；
(3)采用碱中和环烷酸并调节有机相的酸性；
(4)反应剂为去离子水；
(5)水热反萃在120-200℃下进行；
(6)外加表面活性物质。
2.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的铁盐为硫酸盐、氯化物。
3.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的碱为1∶1氨水。
4.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的水相与有机相的比为1∶3。
5.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的反应在高压釜中进行。
6.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强力机械搅拌，使反应充分均匀。
7.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于通过改变反应条件可人为控制最终Fe2O3粉末颗粒的粒度，其中铁浓度的控制范围为0.02~0.15mol.L-1；外加表面活性物质的种类为三甲基十六烷基溴化铵(C19H39NH2 +Br-)，其浓度控制范围为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 true CN1524796A (zh) | 2004-09-01 |
| CN1226193C 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) |
Cited By (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 |
| CN101993114A (zh) * | 2010-10-18 | 2011-03-30 | 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 |
| CN102249345A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-11-23 | 浙江大学 | Exendin-4偶联超顺磁性氧化铁纳米颗粒制法及用途 |
| CN112852163A (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-28 | 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
Cited By (9)
| 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 |
| CN101993114A (zh) * | 2010-10-18 | 2011-03-30 | 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 |
| CN102249345A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-11-23 | 浙江大学 | Exendin-4偶联超顺磁性氧化铁纳米颗粒制法及用途 |
| 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 |
| CN112852163A (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-28 | 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1226193C (zh) | 2005-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cheira et al. | Adsorption of U (VI) from sulfate solution using montmorillonite/polyamide and nano-titanium oxide/polyamide nanocomposites | |
| Zhu et al. | Efficient degradation of sulfadiazine using magnetically recoverable MnFe2O4/δ-MnO2 hybrid as a heterogeneous catalyst of peroxymonosulfate | |
| Wang et al. | Facile synthesis of magnesium oxide nanoplates via chemical precipitation | |
| Yuwono et al. | Aggregation of ferrihydrite nanoparticles in aqueous systems | |
| Song et al. | Synthesis and characterization of magnesium hydroxide by batch reaction crystallization | |
| Mao et al. | Synthesis of magnetite octahedrons from iron powders through a mild hydrothermal method | |
| Sugimoto et al. | Preparation of monodisperse platelet-type hematite particles from a highly condensed β-FeOOH suspension | |
| CN114425340B (zh) | 一种生物炭修饰钴铁双金属复合催化剂的制备及在催化降解四环素中应用 | |
| CN101274847A (zh) | 一种尖晶石铁氧体磁性中空微球及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Preparation of calcium carbonate superfine powder by calcium carbide residue | |
| CN1319864C (zh) | 一种超细氧化铁粉的制备方法 | |
| CN1472165A (zh) | 一种由层状前体制备磁性铁氧体的方法 | |
| CN1524796A (zh) | 水热反萃取合成三氧化二铁纳米粉 | |
| Wang et al. | A surfactant free synthesis and formation mechanism of hollow Cu 2 O nanocubes using Cl− ions as the morphology regulator | |
| CN109721096B (zh) | 一种制备高纯钛酸钡的装置及方法 | |
| CN101049977A (zh) | 纳米Fe3O4的制备方法 | |
| CN1751829A (zh) | 一种纳米铁粉的制备方法 | |
| Wang et al. | Effects of different organic additives on the formation of YVO4: Eu3+ microspheres under hydrothermal conditions | |
| CN1237006C (zh) | In2O3或ITO单分散纳米粉体的水热制备方法 | |
| CN1709828A (zh) | 利用废旧干电池制备锰锌铁氧体的方法 | |
| Zhou et al. | Generation and characterization of catalytic nanocomposite materials of highly isolated iron nanoparticles dispersed in clays | |
| CN102134103A (zh) | 一种制备羟基铁氧化物纳米线的方法 | |
| Mosivand | Effect of mineral additives on magnetite nanoparticles prepared in an electrolytic cell | |
| Saraya | Effect of L (+) ascorbic acid and monosodium glutamate concentration on the morphology of calcium carbonate | |
| CN1073482C (zh) | 超微球形金属镍粉的制造方法 |
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 |