CZ296748B6 - Zpusob prípravy amorfního oxidu zelezitého - Google Patents

Zpusob prípravy amorfního oxidu zelezitého Download PDF

Info

Publication number
CZ296748B6
CZ296748B6 CZ20040343A CZ2004343A CZ296748B6 CZ 296748 B6 CZ296748 B6 CZ 296748B6 CZ 20040343 A CZ20040343 A CZ 20040343A CZ 2004343 A CZ2004343 A CZ 2004343A CZ 296748 B6 CZ296748 B6 CZ 296748B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
precursor
amorphous
iron oxide
powder form
preparation
Prior art date
Application number
CZ20040343A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2004343A3 (cs
Inventor
Zboril@Radek
Maslán@Miroslav
Original Assignee
Univerzita Palackého
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 Univerzita Palackého filed Critical Univerzita Palackého
Priority to CZ20040343A priority Critical patent/CZ296748B6/cs
Publication of CZ2004343A3 publication Critical patent/CZ2004343A3/cs
Publication of CZ296748B6 publication Critical patent/CZ296748B6/cs

Links

Landscapes

  • Compounds Of Iron (AREA)

Abstract

Zpusob prípravy amorfního oxidu zelezitého v práskové forme ze solí nebo komplexních sloucenin zeleza, jehoz podstata spocívá v tom, ze zvolený prekurzor je po úprave zajistující vhodnou velikostní distribuci jeho cástic podroben po zvolenou reakcnídobu tepelnému rozkladu pri v podstate stabilní teplote nizsí nez 350 .degree.C a udrzované v oblasti jeho minimální konverzní teploty, poprípade priteplote vyssí, ale zajistující amorfní charakter vznikajícího oxidu zelezitého, pricemz je soucasnezajistován odvod sekundárne vznikajících plynnýchproduktu.

Description

Způsob přípravy amorfního oxidu železitého
Oblast techniky
Vynález spadá do oblasti chemického inženýrství a týká se způsobu přípravy amorfního oxidu železitého v práškové formě tepelným rozkladem solí a komplexních sloučenin železa v práškové formě.
Dosavadní stav techniky
K syntéze nanoprášků oxidu železitého jsou jako levný chemický materiál široce využívány soli železa. Ve vědecké literatuře byla popsána řada způsobů přípravy amorfního oxidu železitého, vycházejících z roztoků sloučenin železa, o kterých je referováno například v přehledovém článku Iron(III) oxides from thermal processes-synthesis, structural and magnetic properties. Móssbauer spectroscopy characterization, and applications [Zbořil R., Mashlan M., Petridis D.: Chem. mater., 14, No.3 (2002) 969]. V závislosti na použité metodě syntézy se připravené nanočástice amorfního oxidu železitého liší svými velikostními, morfologickými a jinými fyzikálněchemickými vlastnostmi, jako jsou vlastnosti strukturní, magnetické, optické či katalytické. Tyto vlastnosti determinují využití předmětných nanočástic v oblasti katalýzy, sorpčně-purifikačních procesů, výroby nanopigmentů, magnetických materiálů, magnetických separačních procesů aj.
Je popsáno, že houbovité částice amorfního Fe2O3 o velikosti 3 až 5 nm byly připraveny mikrovlnným ozářením vodného roztoku FeCl3.6H2O s polyethylenglykolem a močovinou. Velké částice amorfního Fe2O3 o rozměru asi 25 nm byly syntetizovány při ultrazvukovém ozáření Fe(CO)5.
Sonochemickou syntézou byly pak připraveny amorfní částice Fe2O3 z Fe(CO)s v dekalinu. Aplikací vnějšího magnetického pole je v tomto případě možné ovlivnit rozměr a tvar syntetizovaných částic.
Je rovněž popsáno že nanoprášek amorfního Fe2O3 o specifickém povrchu asi 200 m2/g byl připraven precipitací vodného roztoku Fe2(SO4)3 s močovinou a následnou dehydratací sraženiny.
Metoda sol-gel vysokoteplotního tepelného rozkladu Zn(OH)2 byla použita k syntéze nanoprášků amorfního superjemného ZnO s velikostí částic 10 až 50 nm [Wang Zhijian, Zhang Haiming, Juan Jinshan: Solid phase low-temperature thermal decomposition and synthesi proces sof preparing crystalline and amorphous superfine zinc oxide poder, CN1388066].
Prášek krystalických oxidů s uniformním rozměrem částic, velkou specifickou plochou povrch byl připraven tepelným rozkladem kompozitního prekurzoru,, celulóza-organická kyselina-sůl kovu [Xiong Guoxing, Sbal Zongping, Yang Weishen: Prepn. of high-performance composite oxide poder, CN1323760].
Z uvedeného přehledu je patrné, že žádný z uvedených způsobů nevyužívá termického rozkladu železitých a železnatých solí v práškové formě, což si klade za úkol předložený vynález. Pokud se týká průmyslové výroby amorfního oxidu železitého, tak není z dostupných pramenů známo, že by byla do současné doby realizována.
-1 CZ 296748 B6
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody známých syntéz řeší do značné míry způsob přípravy amorfního oxidu železitého v práškové formě ze solí nebo komplexních sloučenin železa, jehož podstata spočívá v tom, že zvolený prekurzor je po úpravě zajišťující vhodnou velikostní distribuci jeho částic podroben po zvolenou reakční dobu tepelnému rozkladu při v podstatě stabilní teplotě nižší než 350 °C a udržované v oblasti jeho minimální konverzní teploty, popřípadě při teplotě vyšší, ale zajišťující amorfní charakter vznikajícího oxidu železitého, přičemž je současně zajišťován odvod sekundárně vznikajících plynných produktů.
Další podstatou vynálezu je, že prekurzor je vybrán ze skupiny železnatých a železitých solí karboxylových kyselin, včetně jejich hydrátů, ve výhodném provedení ze skupiny šťavelanů nebo octanů.
Při variantním řešení je prekurzor vybrán ze skupiny komplexních sloučenin dvojmocného nebo trojmocného železa, včetně jejich hydrátů, ve výhodném provedení ze skupiny ferrokyanid amonný nebo ferrokyanid železitý nebo kyselina hexakyanoželeznatá.
Také je podstatou vynálezu, že úprava prekurzoru před vlastním tepelným rozkladem je prováděna bud’ rekrystalizací, nebo homogenizací nebo drcením nebo mletím.
Konečně je podstatou vynálezu, že po ukončení tepelného rozkladu je v případě neúplného zreagování prekurzoru prováděna postprocesní separace nanočástic amorfního oxidu železitého od zbytků prekurzoru, a to ve výhodném provedení rozpuštěním prekurzoru ve vodě s následnou filtrací ěi ultracentrifugální separací amorfního oxidu železitého a jeho usušením při teplotě nižší, než je transformační teplota finálního amorfního oxidu železitého.
Novým způsobem přípravy amorfního oxidu železitého podle vynálezu se dosahuje nového a vyššího účinku v tom, že tento typ termických rozkladů představuje novou cestu syntézy amorf ního nanoprášku Fe2O3 s rozměrem částic v řádu jednotek nanometrů, a to při dosažení požadované chemické čistoty, velikostní distribuce a amorfního charakteru.
Přehled obrázků na výkresech
Obr. 1 představuje Mossbauerova spektra nanočástic amorfního oxidu železitého měřená při různých teplotách; obr. 2 rentgenový difrakční záznam nanopráškového amorfního oxidu železitého; a obr. 3 AFM snímek nanočástic amorfního oxidu železitého a distribuci jejich velikostí.
Příklady provedení vynálezu
Pro přípravu nanoprášku termickým rozkladem se zvolí vhodný práškový prekurzor ze skupiny solí a komplexních sloučenin železa, teplota jehož rozkladu je nižší než 350 °C. Jedná se především o výběr ze železnatých a železitých solí karboxylových kyselin, například šťavelanů či octanů, včetně jejich hydrátů nebo komplexních sloučenin dvojmocného i trojmocného železa, například ferrokyanidu amonného, ferrokyanidu železitého nebo kyseliny hexakyanoželeznaté, včetně jejich hydrátů. Následně se prekurzor upravuje za účelem dosažení vhodné velikostní distribuce jeho částic, a to například rekrystalizací, homogenizací, drcením čí mletím. Upravený prekurzor je vsazen do vhodné nádoby, například porcelánové mísy, a poté je umístěn do pece, zajišťující jednak stabilitu zvolené reakční teploty po celou dobu trvání syntézy a jednak odvod plynných produktů. Teplota syntézy je volena v blízkosti minimální konverzní teploty prekurzoru, která je například u šťavelanů železnatého 150 °C nebo ferrokyanidu železitého 250 °C,
-2CZ 296748 B6 neboje volena vyšší avšak tak, aby byl zabezpečen amorfní charakter produktu. Velikost reakční teploty pak ovlivňuje velikostní distribuci částic produktu.
Syntéza prekurzoru probíhá při zvolené reakční teplotě po zvolenou reakční dobu, jejíž délka ovlivňuje stupeň konverze prekurzoru a současně spoluurčuje velikostní distribuci částic finálního amorfního oxidu železitého. Vlastní syntéza je pak ukončena snížením teploty pod minimální konverzní teplotu prekurzoru, což se obvykle realizuje vyjmutím reakční nádoby z pece. Po ukončení syntézy se v reakční směsi nachází nanočástice amorfního oxidu železitého s velikostní distribucí určenou velikostí částic prekurzoru, reakční teplotou a dobou.
V případech, kdy volbou reakčních podmínek nedojde k úplnému zreagování prekurzoru, a tedy je stupeň konverze nižší než 100 °C, je nutno provést postprocesní separaci nanočástic amorfního oxidu železitého od zbytků prekurzoru, například pro směs šťavelanu železnatého a amorfního oxidu železitého lze využít rozpuštění prekurzoru ve vodě s následnou filtrační či ultracentrifugační separací amorfního Fe2O3 a jeho sušením při dostatečně nízké teplotě, tj. teplotě nižší než je transformační teplota finálního amorfního Fe2O3.
Jako ilustrativní příklad ověření výsledků přihlašovaného vynálezu v praxi je uváděna příprava nanočástic amorfního oxidu železitého tepelným rozkladem práškového ferrokyanidu železitého - Fe4[Fe(CN)6]3, tzv. berlínské modři, na vzduchu při teplotě 250 °C.
Chemické složení a čistota syntetizovaného produktu byly analyzovány metodami rentgenové fluorescence (XRF), Mossbauerovy spektroskopie na jádrech 57Fe, CHN elementární a termogravimetrické (TG) analýzy. Výsledky XRF potvrzují chemické složení odpovídající Fe2O3 s čistotou vyšší než 99 %. Móssbauerovo spektrum měřené při pokojové teplotě vykazuje hyperjemné parametry (ISi=0,34 mm/s, IS2=0,33 mm/s, QS]=l,06 nrni/s, QS2=0,61 mm/s) charakteristické pro Fe3+ v amorfním Fe2O3. [van Diepen A. M., Popma T. J.A.: J. Phys. Collogue (Paris) C6, 37, (1976) 755] Nízká teplota (méně než 70 K) a úzký interval magnetického přechodu, jež jsou typickými znaky amorfního oxidu železitého [Heiman N., Kazama N.S.: J. Appl. Phys., 50, (1979) 7633] jsou demonstrovány prostřednictvím nízkoteplotních Mossbauerových spekter (20 až 90 K) na obr.l. CHN analýza ukázala, že souhrnný obsah C, H aN ve finálním produktu je nižší než 0,5 %. TG analýza Fe4[Fe(CN)6]3 byla provedena v intervalu 25 až 500 °C s teplotním nárůstem 1 °C/min, a stanovený celkový úbytek hmotnosti 34,9 % odpovídá tvorbě Fe2O3 (teor. úbytek 35.0 %).
Amorfní charakter, tj. absenci vnitřní krystalické struktury, potvrzuje také rentgenový difrakční záznam (obr. 2). Rozměry částic finálního produktu byly ohodnoceny pomocí mikroskopie atomárních sil (AFM) a měření specifické plochy povrchu BET metodou. Na obr. 3 je uveden AFM snímek nanočástic amorfního Fe2O3, jejichž velikost leží v intervalu 1,1 až 3,3 nm a maximum velikostní distribuce (modus) je 1,1 nm. Stanovená plocha povrchu BET metodou 410 m2/g.
Změnou krystalinity prekurzoru byla pozměněna velikost částic amorfního Fe2O3, přičemž byla experimentálně potvrzena nepřímá úměrnost mezi změnou vertikální dimenze částic a jejich specifické plochy povrchu, což svědčí o kulovitém tvaru nanočástic připravených z Fe4[Fe(CN)6]3 (Tab.l).
-3 CZ 296748 B6
Tabulka 1: Závislost vertikální dimenze nanočástic amorfního Fe2O3 změřené pomocí AFM a specifického povrchu částic na střední velikosti částic výchozího Fe4[Fe(CN)6]3.
střední velikost výchozího Fe4[Fe(CN)6]3 [nm] modus vertikální dimenze finálního Fe2O3 M specifická plocha povrchu finálního Fe2O3 [m2/g]
70 2,2 200
30 1,2 410
Průmyslová využitelnost
Způsob přípravy amorfního oxidu železitého podle vynálezu lze s výhodou využít při výrobě nanočástic amorfního oxidu železitého využívaných pro katalytické, sorpčně-purifikační, pigmentační a jiné účely. Vynález je rovněž využitelný při výrobě nanočástic amorfního oxidu železitého sloužících jako výchozí materiál pro přípravu nanočástic jiných nanostrukturovaných a strukturovaných polymorfů oxidu železitého rekrystalizací.

Claims (8)

1. Způsob přípravy amorfního oxidu železitého v práškové formě ze solí nebo komplexních sloučenin železa, vyznačující se tím, že zvolený prekurzor je po úpravě zajišťující vhodnou velikostní distribuci jeho částic podroben po zvolenou reakční dobu tepelnému rozkladu při v podstatě stabilní teplotě nižší než 350 °C a udržované v oblasti jeho minimální konverzní teploty, popřípadě při teplotě vyšší, ale zajišťující amorfní charakter vznikajícího oxidu železitého, přičemž je současně zajišťován odvod sekundárně vznikajících plynných produktů.
2. Způsob přípravy amorfního oxidu železitého v práškové formě podle nároku 1, v y znáčů j í c í se t í m, že prekurzor je vybrán ze skupiny železnatých a železitých solí karboxylových kyselin, včetně jejich hydrátů.
3. Způsob přípravy amorfního oxidu železitého v práškové formě podle nároku 2, vyznačující se tím, že prekurzor je vybrán ze skupiny šťavelanů nebo octanů.
4. Způsob přípravy amorfního oxidu železitého v práškové formě podle nároku 1, vyznačující se tím, že prekurzor je vybrán ze skupiny komplexních sloučenin dvojmocného nebo trojmocného železa, včetně jejich hydrátů.
5. Způsob přípravy amorfního oxidu železitého v práškové formě podle nároku 4, vyznačující se tím, že prekurzor je vybrán ze skupiny ferrokyanid amonný nebo ferrokyanid železitý nebo kyselina hexakyanoželeznatá.
6. Způsob přípravy amorfního oxidu železitého v práškové formě podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že úprava prekurzoru před vlastním tepelným rozkladem je prováděna buď rekrystalizací, nebo homogenizací nebo drcením nebo mletím.
-4CZ 296748 B6
7. Způsob přípravy amorfního oxidu železitého v práškové formě podle některého z nároků 1 až 6, v y z n a č u j í c í se t í m , že po ukončení tepelného rozkladu je v případě neúplného zreagování prekurzoru prováděna postprocesní separace nanočástic amorfního oxidu železitého od zbytků prekurzoru.
8. Způsob přípravy amorfního oxidu železitého v práškové formě podle některého z nároku 7, vyznačující se tím, že separace je prováděna rozpuštěním prekurzoru ve vodě s následnou filtrací či ultracentrifugální separací amorfního oxidu železitého a jeho usušením při teplotě nižší, než je transformační teplota finálního amorfního oxidu železitého.
CZ20040343A 2004-03-10 2004-03-10 Zpusob prípravy amorfního oxidu zelezitého CZ296748B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20040343A CZ296748B6 (cs) 2004-03-10 2004-03-10 Zpusob prípravy amorfního oxidu zelezitého

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20040343A CZ296748B6 (cs) 2004-03-10 2004-03-10 Zpusob prípravy amorfního oxidu zelezitého

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2004343A3 CZ2004343A3 (cs) 2005-10-12
CZ296748B6 true CZ296748B6 (cs) 2006-06-14

Family

ID=35071039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20040343A CZ296748B6 (cs) 2004-03-10 2004-03-10 Zpusob prípravy amorfního oxidu zelezitého

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ296748B6 (cs)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3414378A (en) * 1965-10-11 1968-12-03 Canadian Patents Dev Production of amorphous ferric oxide
JPH0722230A (ja) * 1993-06-28 1995-01-24 Murata Mfg Co Ltd 磁性酸化物粉体の製造方法
CN1323760A (zh) * 2000-05-12 2001-11-28 中国科学院大连化学物理研究所 一种制备高性能复合氧化物粉体的方法
CN1388066A (zh) * 2002-06-25 2003-01-01 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 固相低温热分解合成晶态和非晶态超微氧化锌粉末的制备
CN1446654A (zh) * 2003-04-29 2003-10-08 南京工业大学 沉淀法连续制备超细纳米粉体工艺及其专用设备
CN1458118A (zh) * 2003-04-24 2003-11-26 哈尔滨工程大学 纳米永磁铁氧体粉末的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3414378A (en) * 1965-10-11 1968-12-03 Canadian Patents Dev Production of amorphous ferric oxide
JPH0722230A (ja) * 1993-06-28 1995-01-24 Murata Mfg Co Ltd 磁性酸化物粉体の製造方法
CN1323760A (zh) * 2000-05-12 2001-11-28 中国科学院大连化学物理研究所 一种制备高性能复合氧化物粉体的方法
CN1388066A (zh) * 2002-06-25 2003-01-01 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 固相低温热分解合成晶态和非晶态超微氧化锌粉末的制备
CN1458118A (zh) * 2003-04-24 2003-11-26 哈尔滨工程大学 纳米永磁铁氧体粉末的制备方法
CN1446654A (zh) * 2003-04-29 2003-10-08 南京工业大学 沉淀法连续制备超细纳米粉体工艺及其专用设备

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2004343A3 (cs) 2005-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Djuričić et al. Nanostructured cerium oxide: preparation and properties of weakly-agglomerated powders
Zhang et al. Facile synthesis of submicron Cu2O and CuO crystallites from a solid metallorganic molecular precursor
Soren et al. A rapid microwave initiated polyol synthesis of cerium oxide nanoparticle using different cerium precursors
Mohammadi et al. Synthesis and characterization of α-Fe2O3 nanoparticles by microwave method
Di et al. Influence of precursor Bi3+/Fe3+ ion concentration on hydrothermal synthesis of BiFeO3 crystallites
WO2017068444A1 (en) Method of synthesizing ceramic oxide nanoparticles having tailored properties
Sai et al. ZnFe 2 O 4: rapid and sub-100 C synthesis and anneal-tuned magnetic properties
Gaikwad et al. New low temperature process for stabilization of nanostructured La2NiMnO6 and their magnetic properties
Charoonsuk et al. Sonochemical synthesis of monodispersed perovskite barium zirconate (BaZrO3) by using an ethanol–water mixed solvent
Yang et al. Evolution of intermediate phases in the synthesis of zinc ferrite nanopowders prepared by the tartrate precursor method
Arango et al. Mechanochemical synthesis and characterization of nanocrystalline Ni1-xCoxFe2O4 (0≤ x≤ 1) ferrites
Kundu et al. A citrate process to synthesize nanocrystalline zinc ferrite from 7 to 23 nm crystallite size
Behnoudnia et al. Synthesis and characterization of novel three-dimensional-cauliflower-like nanostructure of lead (II) oxalate and its thermal decomposition for preparation of PbO
Du et al. Synthesis of MgAl2O4 spinel nanoparticles via polymer-gel and isolation-medium-assisted calcination
Liu et al. Synthesis and formation mechanism of self-assembled 3D flower-like Bi/γ-Fe 2 O 3 composite particles
Tavangarian et al. Synthesis of pure nanocrystalline magnesium silicate powder
Saravanan et al. Optical, Thermal and Magnetic Properties‎ of Strontium Ferrite Nanoparticles
Srisombat et al. Chemical synthesis of magnesium niobate powders
KR101546603B1 (ko) 산화지르코늄 분말 제조방법
Shabani et al. Polyethylene glycol coated NiFe2O4 nanoparticles produced by solution plasma method for biomedical applications
CZ296748B6 (cs) Zpusob prípravy amorfního oxidu zelezitého
Zhang et al. Facile synthesis of submicron BaTiO3 crystallites by a liquid–solid reaction method
WO2020075194A1 (en) Heteroatom-induced ferromagnetism in antiferromagnetic hematite
Zhang et al. Synthesis of metal and metal oxide nanocrystallines by pyrolysis of metal complex
Viktorov et al. Phase transformations in the TiO2-NiO system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20110310