DE3732526A1 - Verfahren zur herstellung von nadelfoermigem (alpha)-eisen(iii)oxidhydroxid - Google Patents
Verfahren zur herstellung von nadelfoermigem (alpha)-eisen(iii)oxidhydroxidInfo
- Publication number
- DE3732526A1 DE3732526A1 DE19873732526 DE3732526A DE3732526A1 DE 3732526 A1 DE3732526 A1 DE 3732526A1 DE 19873732526 DE19873732526 DE 19873732526 DE 3732526 A DE3732526 A DE 3732526A DE 3732526 A1 DE3732526 A1 DE 3732526A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- iron
- hydroxide
- iii
- solution
- oxide hydroxide
- 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.)
- Withdrawn
Links
- JZQOJFLIJNRDHK-CMDGGOBGSA-N alpha-irone Chemical compound CC1CC=C(C)C(\C=C\C(C)=O)C1(C)C JZQOJFLIJNRDHK-CMDGGOBGSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical class [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910021506 iron(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 20
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 11
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 8
- 229910000462 iron(III) oxide hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910021519 iron(III) oxide-hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 30
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 6
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052598 goethite Inorganic materials 0.000 description 5
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical compound [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940075614 colloidal silicon dioxide Drugs 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 1
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 transition metal cations Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- 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]
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
- G11B5/68—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent
- G11B5/70—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer
- G11B5/706—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the composition of the magnetic material
- G11B5/70626—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the composition of the magnetic material containing non-metallic substances
- G11B5/70642—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the composition of the magnetic material containing non-metallic substances iron oxides
- G11B5/70652—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the composition of the magnetic material containing non-metallic substances iron oxides gamma - Fe2 O3
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/11—Powder tap density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/42—Magnetic properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von nadelförmigem α-
Eisen(III)oxidhydroxid.
Eisen(III)oxidhydroxide, insbesondere die a-Modifikation (α-FeOOH, Goethit),
werden neben der Verwendung als Farbpigmente in großem Umfang als
Vorläuferverbindungen für die Herstellung nadelförmiger magnetischer Eisenoxid-
bzw. Eisenteilchen produziert. Es sind mehrere Herstellungsverfahren
bekannt, die sich in der Art der Ausgangsprodukte und Reaktionsbedingungen
voneinander unterscheiden.
In der DE-A 12 04 644 wird die Synthese von Goethit aus Fe(II)salzlösungen
in einem einstufigen Verfahren beschrieben, wobei die Eisen(II)ionen mit
einer überstöchiometrischen Menge Alkali als Fe(OH)₂ ausgefällt und anschließend
durch Einleiten von Luft zu α-FeOOH oxidiert werden. Es resultiert
ein sehr einheitliches Teilchengrößenspektrum. Nachteilig sind dabei
jedoch die bei diesem Verfahren erforderlichen langen Reaktionszeiten. Andere
Verfahren arbeiten mit einer zweistufigen Synthesevariante, bei der
zunächst nur ein Teil der Fe(II)ionen mit Alkali als Fe(OH)₂ ausgefällt
und anschließend zu Goethit-Keimen oxidiert werden. Die restlichen Fe(II)ionen
wachsen in der zweiten Synthesestufe unter gleichzeitigem Einleiten
von Luft und Alkali auf die gebildeten Keime auf. Diese Vorgehensweise
wird u. a. in der DE-A 21 22 312 oder der DE-A 30 37 345 beschrieben. Eine
weitere Synthesevariante verwendet zur Neutralisation der bei der Oxidation
von Fe2+ zu Fe3+ entstehenden Protonen nicht Alkali, sondern statt
dessen Eisenschrott, der mit fortschreitender Reaktion allmählich gelöst
wird und so als Protonenfänger wirkt. Auch dieses, beispielsweise in der
DE-A 11 76 111 beschriebene Verfahren erfordert in der Regel unwirtschaftlich
lange Reaktionszeiten.
Um die zu geringe Raum-/Zeitausbeute bei den bekannten Verfahren zur Herstellung
von Goethit zu verbessern, wurde bereits mehrfach die Erhöhung
der Reaktionstemperatur vorgeschlagen. Nachteilig an dieser Vorgehensweise
ist jedoch, daß sich sowohl Teilchenform wie auch Teilchengrößenverteilung
gerade im Hinblick auf die Verwendung des erhaltenen Goethits als Ausgangsmaterial
für magnetische Materialien zur Aufzeichnungstechnik ungünstig
entwickeln.
Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von nadelförmigem
α-Eisen(III)oxidhydroxid bereitzustellen, welches in technisch
einfacher Weise die Vorteile einer beschleunigten Reaktion bietet, ohne
daß sich die Qualität des Endprodukts nachteilig entwickelt.
Es wurde nun gefunden, daß bei einem Verfahren zur Herstellung von nadelförmigem
α-Eisen(III)oxidhydroxid durch Umsetzen einer wäßrigen Lösung eines
Eisen(II)salzes mit wäßrigen Lösungen von Alkalihydroxiden und Oxidieren
der hierbei erhaltenen Suspensionen von Eisen(II)hydroxid mit sauerstoffhaltigen
Gasen zum a-Eisen(III)oxidhydroxid die gestellte Aufgabe gelöst
werden kann, wenn bei der Durchführung des Verfahrens
- 1. die wäßrige Eisen(II)salzlösung unter Inertgas auf eine Temperatur im Bereich zwischen mehr als 60°C und dem Siedepunkt der Lösung erhitzt,
- 2. bei dieser Temperatur durch Zugabe einer wäßrigen Alkalihydroxidlösung unter Inertgas ein Teil der Eisen(II)ionen als Eisen(II)hydroxid ausgefällt,
- 3. die resultierende Suspension unter Inertgas auf Temperaturen kleiner 60°C abgekühlt,
- 4. dann durch Einleiten von sauerstoffhaltigen Gasen das Eisen(II)hydroxid zu Eisen(III)oxidhydroxidkeimen oxidiert wird und
- 5. die restlichen noch in Lösung befindlichen Eisen(II)ionen unter gleichzeitigem Konstanthalten des pH-Wertes durch Zugabe einer wäßrigen Alkalihydroxidlösung mittels sauerstoffhaltiger Gase als Eisen(III)oxidhydroxid auf die Eisen(III)oxidhydroxidkeime aufkristallisiert werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine wäßrige Lösung
eines Eisen(II)salzes, üblicherweise Eisen(II)sulfat, vorgegeben. Diese
Lösung kann gegebenenfalls bereits bekannte Dotierungsstoffe, wie Übergangsmetallkationen,
wie z. B. Kobalt oder Nickel, oder Säureanionen, wie
z. B. ortho-Phosphat oder Pyrophosphat, in einer 5 Gew.-%, bezogen auf das
Endprodukt, nicht übersteigenden Menge enthalten. Diese wäßrige Lösung
wird nun unter Abdeckung und gegebenenfalls Durchleiten eines Inertgases,
im allgemeinen Stickstoff, erfindungsgemäß auf eine Temperatur im Bereich
zwischen mehr als 60°C und dem Siedepunkt der Lösung, vorzugsweise
zwischen 65 und 85°C, erhitzt. Nun wird unter Aufrechterhalten der Inertgasabdeckung
eine wäßrige Alkalihydroxidlösung zugesetzt, um einen Teil,
vorzugsweise 30 bis 70% der Eisen(II)ionen als Eisen(II)hydroxid auszufällen.
Die dabei entstehende Suspension wird jetzt unter Inertgas auf
unter 60°C, jedenfalls auf die bei der Synthese des Goethits üblichen
Temperaturen, im allgemeinen 20 bis 50°C, abgekühlt. Daran schließt sich
die Oxidation des Eisen(II)hydroxids mittels Durchleiten sauerstoffhaltiger
Gase, üblicherweise Luft, zum Eisen(III)oxidhydroxid an. Diese
hierbei gebildeten Eisen(III)oxidhydroxide fallen in sehr feinverteilter
Form an, weswegen sie als Keime bezeichnet werden, auf die in der nächsten
Stufe des Verfahrens die restlichen noch in Lösung befindlichen Eisen(II)ionen
unter weiterem Durchleiten des sauerstoffhaltigen Gases bei einem,
durch weitere Alkalihydroxidzugabe konstantgehaltenem pH-Wert von 5,0 bis
6,0, als Eisen(III)oxidhydroxid zur endgültigen Bindung der α-Eisen(III)oxidhydroxid-
Teilchen aufkristallisiert werden.
Die auf diese Weise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen α-
Eisen(III)oxidhydroxid-Teilchen sind in ihrer ausgeprägten Nadelform und
der besonders günstigen Teilchengrößenverteilung den nach den üblichen
Verfahren erhältlichen zumindest gleichwertig. Hervorzuheben ist aber
hierbei besonders, daß diese vorteilhaften Teilchen mit einem Verfahren
erhalten werden, das aufgrund seiner besonderen Ausgestaltung Verkürzungen
der Reaktionszeiten gegenüber dem Stand der Technik von bis zu 30% möglich
macht.
Diese α-Eisen(III)oxidhydroxid-Teilchen lassen sich nun in bekannter Weise
in magnetische Eisenoxide oder in Metall-Teilchen umwandeln, indem sie zunächst
zu α-Fe₂O₃ entwässert und dann entweder zu Fe₃O₄ reduziert und zu
γ-Fe₂O₃ reoxidiert werden oder vollständig zu metallischem Eisen reduziert
und anschließend oberflächlich passiviert werden, um die Stabilität der
Eisenteilchen zu gewährleisten. Zum besseren Formerhalt können die α-
FeOOH-Teilchen vor der Umwandlung in magnetische Mateialien in an sich
bekannter Weise mit formstabilisierenden Substanzen, wie z. B. Phosphat
(DE-A 26 46 348), Silikat (JP-A 51 39 027, 51 70 231) oder kolloidalem
Siliciumdioxid (US-A 42 80 918) überzogen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei anhand der folgenden Beispiele näher
erläutert. Zur Charakterisierung der α-Eisen(III)oxidhydroxid-Teilchen
dienen, neben der für die Synthese benötigten Reaktionszeit, die spezifische
Oberfläche C N₂ in m²/g, gemessen nach BET gemäß DIN 66 132 mit Hilfe
eines Ströhlein-Areameters der Firma Ströhlein, Düsseldorf, BRD, nach
dem Einpunkt-Differenz-Verfahren nach Haul und Dümbgen, sowie die an elektronenmikroskopischen
Aufnahmen ermittelten, geometrischen Abmessungen der
Teilchen. Die magnetischen Werte der aus den erfindungsgemäß hergestellten
α-Eisen(III)oxidhydroxid-Materialien gewonnenen γ-Fe₂O₃- bzw. Eisen-Teilchen
wurden mit einem Schwingmagnetometer bei einem magnetischen Feld von
160 kA/m gemessen, und zwar die Koerzitivfeldstärke H c in [kA/m] bei einer
Stopfdichte von 1,2 g/cm³ und die spezifische Remanenz M r/ ρ in [nTm³/g].
In einem 10-l-Glasgefäß mit Rührer, Gaseinleitungsvorrichtung und Meßstellen
für pH-Wert und Temperatur wurden 1222 g FeSO₂·7 H₂O in einem Volumen
von 6 Litern angesäuertem Wasser gelöst. Darüber hinaus enthielt die
Vorlage Mn2+-, Zn2+- sowie PO₄3--Ionen in einer Menge von jeweils weniger
als 1 Gew.-%, bezogen auf das aus dem Fe(II)salz zu bildenden α-FeOOH. Die
Lösung wurde unter Durchblasen von Stickstoff auf 80°C aufgeheizt und anschließend
mit 1010 ml einer 15gew.%igen Natronlauge versetzt. Die erhaltene
Fe(OH)₂-Suspension wurde auf 40°C abgekühlt. Nach Erreichen dieser
Temperatur wurde von Stickstoff- auf Luftbegasung umgeschaltet und der
Fe(OH)₂-Niederschlag zu α-FeOOH-Keimen oxidiert. In einer abschließenden
Reaktionsstufe wurden unter Beibehaltung einer Temperatur von 40°C bei
einem pH-Wert von 5,5 unter weiterem Einleiten von Luft und gleichzeitigem
kontinuierlichen Zudosieren von NaOH die restlichen Fe(II)ionen ebenfalls
zu α-FeOOH oxidiert, welches auf die in der Suspension vorliegenden Keime
aufwuchs. Nach vollständigem Umsatz wurde der Feststoff abfiltriert,
gewaschen und getrocknet.
Die Reaktionszeiten sowie die Daten zur Charakterisierung des erhaltenen
Pulvers sind in Tabelle 1 angegeben.
Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben verfahren, jedoch mit dem Unterschied,
daß die dotierungsstoffhaltige Fe(II)salzlösung vor dem Zusatz der
Natronlauge auf 70°C aufgeheizt wurde. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle
1 angegeben.
Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben verfahren, jedoch während der gesamten
Reaktionsfolge eine gleichbleibende Temperatur von 40°C eingehalten.
Die Meßergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.
Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben verfahren, jedoch wurde die dotierungsstoffhaltige
Fe(II)salzlösung vor dem Zusatz von Natronlauge auf 60°C
aufgeheizt. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.
In einem thermostatisierten 10-l-Gefäß mit Rührer, Gaseinleitungsvorrichtung
und Meßstellen für pH-Wert und Temperatur wurden 1222 g
FeSO₄·7 H₂O in einem Volumen von 6 Litern angesäuertem Wasser gelöst. In
die Vorlage wurden außerdem Phosphationen in einer Menge von weniger als
1 Gew.-%, bezogen auf das aus dem Fe(II)salz zu bildende α-FeOOH, gegeben.
Die Lösung wurde unter Durchblasen von Stickstoff auf 70°C aufgeheizt.
Nach Erreichen dieser Temperatur wurden 1210 ml einer 15gew.%igen NaOH
zugesetzt. Die erhaltene Fe(OH)₂-Suspension wurde auf 40°C abgekühlt, und
nach Erreichen dieser Temperatur wurde von Stickstoff- auf Luftbegasung
umgeschaltet und der Fe(OH)₂-Niederschlag zu α-FeOOH-Keimen oxidiert. In
einer abschließenden Reaktionsstufe wurden bei einer Suspensionstemperatur
von 70°C bei einem pH-Wert von 5,5 unter weiterem Einleiten von Luft und
gleichzeitigem Zudosieren von NaOH die restlichen Fe(II)ionen ebenfalls zu
α-FeOOH oxidiert, welches auf die in der Suspension vorliegenden Keime
aufwuchs. Nach vollständigem Umsatz wurde der Feststoff abfiltriert,
gewaschen und getrocknet. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle 2
angegeben.
Es wurde wie in Beispiel 3 beschrieben verfahren, jedoch die dotierungsstoffhaltige
Fe(II)salzlösung vor dem Zusatz von Natronlauge auf 80°C aufgeheizt.
Die Meßergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben.
Es wurde wie in Beispiel 3 beschrieben verfahren, jedoch wurde die dotierungsstoffhaltige
Fe(II)salzlösung vor dem Zusatz von Natronlauge nur auf
40°C aufgeheizt. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben.
Es wurde wie in Beispiel 3 beschrieben verfahren, jedoch wurde die dotierungsstoffhaltige
Fe(II)salzlösung vor dem Zusatz von Natronlauge auf 50°C
aufgeheizt. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben.
Jeweils 60 g der nach Beispiel 1 und Vergleichsversuch 1 erhaltenen Pulver
wurden bei 650°C unter Inertgasatmosphäre zu α-Fe₂O₃ entwässert, anschließend
bei 300°C im feuchten Wasserstoffstrom zu Magnetit reduziert
und dann bei 250°C zu γ-Fe₂O₃ oxidiert. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle
3 angegeben.
Jeweils 60 g der nach Beispiel 3 und Vergleichsversuch 3 erhaltenen Pulver
wurden wie in Beispiel 5 beschrieben in γ-Fe₂O₃-Pigmente umgewandelt. Die
Meßergebnisse sind in der Tabelle 3 angegeben.
Jeweils 60 g der auch im Beispiel 6 verwendeten α-FeOOH-Pulver wurden vor
der Umwandlung in Pulver γ-Fe₂O₃-Pigmente zunächst mit, bezogen auf das
eingesetzte α-FeOOH, 0,5 Gew.-% PO₄3--Ionen oberflächlich überzogen, indem
das α-FeOOH-Pigment in Wasser redispergiert und zu dieser Suspension unter
Rühren 0,5 g NaH₂PO₄·2 H₂O, gelöst in 10 ml Wasser, zugesetzt wurden.
Das beschichtete Pigment wurde erneut filtriert, gewaschen und getrocknet.
Anschließend wurde bei 750°C unter Inertgasatmosphäre zu α-Fe₂O₃
entwässert, bei 400°C im feuchten Wasserstoffstrom zu Magnetit reduziert
und schließlich bei 280°C zu γ-Fe₂O₃ oxidiert. Die Meßergebnisse sind in
der Tabelle 3 angegeben.
Jeweils 60 g der nach Beispiel 1 und Vergleichsversuch 1 erhaltenen α-
FeOOH-Pulver wurden in Wasser redispergiert. Die Dispersion wurde mit NaOH
auf pH = 9 eingestellt, anschließend wurden unter Rühren, bezogen auf das
eingesetzte FeOOH, 1,5 Gew.-% Si in Form von Wasserglas als formstabilisierende
Ausrüstung zugegeben. Das beschichtete Pigment wurde erneut filtriert,
gewaschen und getrocknet. Anschließend wurde bei 750°C zu α-Fe₂O₃
entwässert, bei 400°C im Wasserstoffstrom zu α-Fe reduziert und schließlich
mit einem N₂/Luft-Gemisch passiviert. Die erhaltenen Metallpulver
wiesen die in Tabelle 4 zusammengestellten Eigenschaften auf.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von nadelförmigem α-Eisen(III)oxidhydroxid
durch Umsetzen einer wäßrigen Lösung eines Eisen(II)salzes mit wäßrigen
Lösungen von Alkalihydroxiden und Oxidieren der hierbei erhaltenen
Suspensionen von Eisen(II)hydroxid mit sauerstoffhaltigen Gasen zum
α-Eisen(III)oxidhydroxid, dadurch gekennzeichnet, daß
- 1. die wäßrige Eisen(II)salzlösung unter Inertgas auf eine Temperatur im Bereich zwischen mehr als 60°C und dem Siedepunkt der Lösung erhitzt,
- 2. bei dieser Temperatur durch Zugabe einer wäßrigen Alkalihydroxidlösung unter Inertgas ein Teil der Eisen(II)ionen als Eisen(II)hydroxid ausgefällt,
- 3. die resultierende Suspension unter Inertgas auf Temperaturen kleiner 60°C abgekühlt,
- 4. dann durch Einleiten von sauerstoffhaltigen Gasen das Eisen(II)hydroxid zu Eisen(III)oxidhydroxidkeimen oxidiert wird und
- 5. die restlichen noch in Lösung befindlichen Eisen(II)ionen unter gleichzeitigem Konstanthalten des pH-Wertes durch Zugabe einer wäßrigen Alkalihydroxidlösung mittels sauerstoffhaltiger Gase als Eisen(III)oxidhydroxid auf die Eisen(III)oxidhydroxidkeime aufkristallisiert werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung
des Verfahrens in Stufe 2 zwischen 30 und 70% der Eisen(II)ionen
als Eisen(II)hydroxid ausgefällt werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873732526 DE3732526A1 (de) | 1987-09-26 | 1987-09-26 | Verfahren zur herstellung von nadelfoermigem (alpha)-eisen(iii)oxidhydroxid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873732526 DE3732526A1 (de) | 1987-09-26 | 1987-09-26 | Verfahren zur herstellung von nadelfoermigem (alpha)-eisen(iii)oxidhydroxid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3732526A1 true DE3732526A1 (de) | 1989-04-06 |
Family
ID=6336978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19873732526 Withdrawn DE3732526A1 (de) | 1987-09-26 | 1987-09-26 | Verfahren zur herstellung von nadelfoermigem (alpha)-eisen(iii)oxidhydroxid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3732526A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0515749A2 (de) * | 1991-05-31 | 1992-12-02 | Toda Kogyo Corp. | Verfahren zur Herstellung von nadelförmigen Goethit-Teilchen und nadelförmigen magnetischen Eisenoxid-Teilchen |
| EP0515748A2 (de) * | 1991-05-31 | 1992-12-02 | Toda Kogyo Corp. | Verfahren zur Herstellung von nadelförmigen Goethit-Teilchen und nadelförmigen magnetischen Eisenoxid-Teilchen |
-
1987
- 1987-09-26 DE DE19873732526 patent/DE3732526A1/de not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0515749A2 (de) * | 1991-05-31 | 1992-12-02 | Toda Kogyo Corp. | Verfahren zur Herstellung von nadelförmigen Goethit-Teilchen und nadelförmigen magnetischen Eisenoxid-Teilchen |
| EP0515748A2 (de) * | 1991-05-31 | 1992-12-02 | Toda Kogyo Corp. | Verfahren zur Herstellung von nadelförmigen Goethit-Teilchen und nadelförmigen magnetischen Eisenoxid-Teilchen |
| EP0515748A3 (en) * | 1991-05-31 | 1993-11-03 | Toda Kogyo Corp | Process for producing acicular goethite particles and acicular magnetic iron oxide particles |
| EP0515749A3 (en) * | 1991-05-31 | 1993-11-03 | Toda Kogyo Corp | Process for producing acicular goethite particles and acicular magnetic iron oxide particles |
| US5399278A (en) * | 1991-05-31 | 1995-03-21 | Toda Kogyo Corp. | Process for producing acicular goethite particles and acicular magnetic iron oxide particles |
| US5480571A (en) * | 1991-05-31 | 1996-01-02 | Toda Kogyo Corp. | Process for producing acicular goethite particles and acicular magnetic iron oxide particles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0187331B1 (de) | Verfahren zur Herstellung heller farbreiner Eisenoxidrotpigmente | |
| EP0440958B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines schwarzen Mangan-Eisenoxid-Pigmentes | |
| EP0014363B1 (de) | Kobalt-dotierte ferrimagnetische Eisenoxide und Verfahren zu deren Herstellung | |
| EP0176919A2 (de) | Verfahren zur Herstellung von feinteiligem isotropen Ferritpulver mit Spinellstruktur | |
| EP0237944B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von nadelförmigem alpha-Eisen-III-Oxid | |
| EP0350625B1 (de) | Eisenoxidpigmente, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Verwendung | |
| EP0704499A1 (de) | Hochtransparente, gelbe Eisenoxidpigmente, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Verwendung | |
| DE3427632C2 (de) | Naßverfahren zur Herstellung von feinen Ferritteilchen mit Magnetoplumbitstruktur | |
| EP0165536B1 (de) | Im wesentlichen aus Eisen bestehende magnetische Pigmente, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Verwendung | |
| EP0045028B1 (de) | Verfahren zur Herstellung magnetischer Eisenoxide | |
| DE2455158C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Goethit | |
| DE2805405C2 (de) | ||
| DE3732526A1 (de) | Verfahren zur herstellung von nadelfoermigem (alpha)-eisen(iii)oxidhydroxid | |
| EP0188765B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von isometrischen magnetischen Eisenoxidpigmenten | |
| DE69021132T2 (de) | Plattenförmige Magnetitteilchen und Verfahren zu ihrer Erzeugung. | |
| EP0160877B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von feinteiligem isotropem kobalthaltigem Ferritpulver | |
| EP0040722B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von synthetischem Lepidokrokit | |
| DE2419800A1 (de) | Kobalt-modifizierte eisenoxide | |
| EP0237943B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von nadelförmigem alpha-Eisen-III-Oxid | |
| EP0246501A1 (de) | Verfahren zu Herstellung kobalthaltiger nadelförmiger, magnetischer Eisenoxide | |
| DE2352440C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von γ- Eisen(III)oxid | |
| EP0387629B1 (de) | Co-haltige magnetische Pigmente, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Verwendung | |
| DE3640245A1 (de) | Verfahren zur herstellung von alpha-feooh | |
| DE3037345A1 (de) | Verfahren zur herstellung von hydratisiertem eisenoxid | |
| EP0146100B1 (de) | Verfahren zur Herstellung kobalthaltiger, isotroper magnetischer Eisenoxide und deren Verwendung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |