CN111825123A - 一种不同晶型氧化铁的制备方法 - Google Patents
一种不同晶型氧化铁的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111825123A CN111825123A CN202010781233.5A CN202010781233A CN111825123A CN 111825123 A CN111825123 A CN 111825123A CN 202010781233 A CN202010781233 A CN 202010781233A CN 111825123 A CN111825123 A CN 111825123A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alkali metal
- crystal forms
- different crystal
- precursor
- iron oxides
- 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
Links
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000012692 Fe precursor Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910006297 γ-Fe2O3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 229910003145 α-Fe2O3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 19
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 19
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 14
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 claims description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 3
- 238000000593 microemulsion method Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- -1 ester salt Chemical class 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 16
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 14
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 description 9
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 4
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 3
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- JZQOJFLIJNRDHK-CMDGGOBGSA-N alpha-irone Chemical compound CC1CC=C(C)C(\C=C\C(C)=O)C1(C)C JZQOJFLIJNRDHK-CMDGGOBGSA-N 0.000 description 2
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 2
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- SZQUEWJRBJDHSM-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate;nonahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SZQUEWJRBJDHSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000005408 paramagnetism Effects 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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]
-
- 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
- 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
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/82—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by IR- or Raman-data
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
本发明涉及一种不同晶型氧化铁的制备方法，其中通过Fe盐和含碱金属的碱性化合物水溶液制备Fe前驱体，通过控制Fe前驱体中残留的碱金属的含量，来调变煅烧后Fe2O3中α‑Fe2O3和γ‑Fe2O3的含量。与现有技术相比，本发明该制备方法简单易行，提供了一种原料成本低，设备简易，晶型可控的纳米氧化铁制备方法，克服了现有技术中存在的晶型不可控缺陷；根据煅烧时Fe2O3中含有碱金属的比例从0增加，晶型从α到γ逐渐转变，通过工艺条件的控制实现了纳米氧化铁产品的晶型调变；同时制备原料易得，环境污染小，具备工业化可能。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化铁的制备方法，尤其是涉及一种不同晶型氧化铁的制备方法。
背景技术
铁氧化物作为一种过渡金属氧化物，是广泛应用于污水处理、合成气转化等反应中的催化剂，也是无机材料中重要的功能性材料之一。铁氧化物的分类多种多样，按照价态可分为FeO、Fe2O3和Fe3O4，其中Fe2O3按照晶型又可分为α，β和γ型。目前文献报道中研究最多的是α-Fe2O3和γ-Fe2O3。α-Fe2O3是最稳定的一种晶型结构，通常为红棕色，它不仅具有良好的耐腐蚀性、耐光性、耐候性，而且具有良好的分散性以及对紫外线具有显著的吸收和屏蔽作用。γ-Fe2O3是Fe2O3的亚稳晶型，通常为褐色，为尖晶石结构，顺磁性强，可作为吸附剂的优良磁性介质。纳米α-和γ-Fe2O3在催化、电化学、吸附、传感器、磁性材料以及生物医学等领域已显示出广阔的应用前景。
目前用来制备纳米氧化铁的化学方法主要有溶胶-凝胶法、水热法或溶剂热法、沉淀法、微乳液法和热分解法等。不同的方法，其反应原理、反应设备和反应条件有很大区别，导致产物的形貌和性质也不尽相同，因此现有技术中难以通过制备工艺中具体环节的调控来实现产物中纳米级别α-氧化铁和γ-氧化铁含量的可控调节，因此目前亟需解决的技术问题为如何在批量生产纳米级别Fe2O3的过程中，通过工艺条件的控制实现纳米氧化铁产品的晶型调变。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简易可控制备纳米级别α-氧化铁和γ-氧化铁的方法，其中以碱金属来诱导Fe前驱体煅烧形成不同晶相的Fe2O3，提供了一种原料成本低，设备简易，晶型可控的纳米氧化铁制备方法，克服现有技术中存在的缺陷；根据煅烧时Fe2O3中含有碱金属的比例从0增加，晶型从α到γ逐渐转变，通过工艺条件的控制实现了纳米氧化铁产品的晶型调变。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明中不同晶型氧化铁的制备方法，通过铁盐和含碱金属的碱性化合物水溶液制备Fe前驱体，通过控制Fe前驱体中残留的碱金属的含量，来调变煅烧后Fe2O3中α-Fe2O3和γ-Fe2O3的含量。
进一步地，所述Fe前驱体的合成方法为共沉淀法、浸渍法、水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法微乳液法或热分解法中的一种。
进一步地，所述Fe前驱体的合成方法为共沉淀法，包括以下步骤：
S1：将Fe盐溶解于醇溶剂中，之后在-20～20℃的温度下进行搅拌，得到0.02mol/LFe盐醇溶液；
S2：配制碱金属或铵根的碱性化合物水溶液，并匀速滴加于Fe盐醇溶液中，并保持搅拌；
S3：取出S2中获得的沉淀物，洗涤，根据洗涤次数控制沉淀物中碱金属含量，通过碱金属含量的控制得到不同晶型的Fe前驱体。
进一步地，S3中通过洗涤次数控制沉淀物中碱金属残留量至0～15wt％。
进一步地，所述碱性化合物为包含Na、K、Rb或Cs的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐中的任意一种。
进一步地，所述碱金属优选为Na，当所述Fe前驱体中碱金属的残留量r＝0时，煅烧后得到的Fe2O3均为α-Fe2O3；
当所述Fe前驱体中碱金属的残留量满足0<r<2.8wt％时，煅烧后得到的Fe2O3为α-Fe2O3和γ-Fe2O3的混相；
当所述Fe前驱体中碱金属的残留量r≥2.8wt％时，煅烧后得到的Fe2O3均为γ-Fe2O3。
进一步地，所述Fe盐为硝酸盐、氯化盐、氯化亚盐、硫酸盐、硫酸亚盐或酯盐中的任意一种。
进一步地，所述碱性化合物水溶液的浓度为0.1～2.0mol/L，所述碱性化合物水溶液的加入体积为Fe盐醇溶液体积的1～5倍。
进一步地，S1中所述醇溶剂为乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙醇、异丙醇、丙三醇中的任意一种。
进一步地，S1中搅拌的转速为500～1000r/min，搅拌时间为1～24h。
进一步地，S2中搅拌的时间为1～24h。
进一步地，S3中采用离心或抽滤的形式进行洗涤。
进一步地，煅烧之前将Fe前驱体置于120℃下干燥6～24h，之后进行研磨。
进一步地，研磨时间为0.5～5h。
进一步地，煅烧时控制升温速率为1～4℃/min，煅烧温度为400～900℃，保持4～24h。
进一步地，煅烧后将Fe2O3通过乙醇和去离子水交替洗涤，之后将Fe2O3在120℃下干燥6～24h，能够得到不含碱金属的Fe2O3。
进一步地，S1和S2中搅拌时控温优选为-20～0℃。
本发明主要的特点和优势如下：
1)本技术方案在低温环境下进行沉淀，晶体粒径不易增长；尤为重要的是醇溶液具有良好的抗冻性能，在低温下粘度大，防止溶液凝固，并能进一步抑制Fe纳米颗粒发生团聚。
2)本发明通过沉淀剂的选择以及洗涤水量和次数，来控制煅烧前Fe2O3中碱金属的含量，进而控制煅烧后Fe2O3的晶型。经过优化，在以铵盐作为沉淀剂，或者以碱金属作为沉淀剂，但洗涤次数足够多时，ICP-OES检测到碱金属残留量接近于0，此时煅烧后得到的均为α-Fe2O3；碱金属(以Na为例)质量分数超过2.8％时，煅烧后得到的均为γ-Fe2O3；碱金属质量分数在0～2.8％之间时，煅烧后得到的为α-Fe2O3和γ-Fe2O3的混相。含有碱金属的γ-Fe2O3在水和乙醇交替洗涤适当次数后，可以完全洗去碱金属残留，120℃烘干，晶相保持不变。
3)本发明所用的原料易得，条件易控不苛刻，设备要求低，生产周期短，对环境几乎无污染，可实现批量生产。
附图说明
图1为本技术方案中不同Na质量分数的Fe2O3煅烧后的XRD谱图；
图2为不同Na质量分数的Fe2O3煅烧后的Raman谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，本发明的保护范围不受下列实施例限制。
实施例1
制备α-Fe2O3过程如下：
首先，称取2.54g无水氯化亚铁溶解于同一装有60ml乙二醇的烧杯中，超声搅拌10分钟；然后，将溶液转移到三口烧瓶之中，磁力搅拌下油浴将其温度维持在-20℃，保持1h；
将7.52g碳酸铵溶解于配置好的100ml去离子水中，超声搅拌5min至碳酸钠完全溶解，继续静置30min；之后将碳酸铵溶液以1.2ml/min的速度滴加到氯化亚铁的乙二醇溶液中，滴加完后继续使沉淀陈化2h；
液体沉淀混合物在抽滤机上共用1000mL去离子水过滤，分得到沉淀物后转移入烘箱，120℃条件下干燥10h至水分蒸干，得到的α-Fe2O3。
实施例2
制备不含碱金属的γ-Fe2O3过程如下：
首先，分别称取2.54g无水氯化亚铁溶解于同一装有60ml乙二醇的烧杯中，超声搅拌10分钟；
然后，将溶液转移到三口烧瓶之中，磁力搅拌下油浴将其温度维持在-20℃，保持1h；将8.48g碳酸钠溶解于配置好的100ml去离子水中，超声搅拌5min至碳酸钠完全溶解，继续静置30min；之后将碳酸钠溶液以1.2ml/min的速度滴加到氯化亚铁的乙二醇溶液中，滴加完后继续使沉淀陈化2h；
将悬浊液平均分配到6支量程为50mL的离心管，再加去离子水至35mL刻度处，在8000r/min的转速下离心5min，分离上层清液后继续加去离子水到35mL刻度处重复离心一次，分得到沉淀物后转移入烘箱，120℃条件下干燥10h至水分蒸干；
将烘干的沉淀物研磨后放入马弗炉中煅烧，以2℃/min的升温速率升到450℃后保持4h；取出煅烧后的产物，用乙醇和水交替重复离心洗涤10次后，转移入120℃烘箱干燥10h，得到不含碱金属的γ-Fe2O3。
实施例3
纤维素模板浸渍法制备γ-Fe2O3过程如下：
首先，将纤维素模板剪成0.5cm×0.5cm大小后称取1g，逐滴滴加去离子水测得其饱和吸水量；
接着，将1.875g九水合硝酸铁以及0.256g硝酸钾溶解于等同其饱和吸水量的去离子水中；
然后，将配置好的硝酸盐溶液搅拌的同时逐滴滴加到1g纤维素模板上，滴加完后继续搅拌10min；
将浸渍完的纤维素模板转移入120℃烘箱干燥10h至水分蒸干；
将烘干的沉淀物研磨后放入通空气的马弗炉中煅烧，以10℃/min的升温速率升到900℃后保持4h，得到γ-Fe2O3。
实施例4
不同Na质量分数的Fe2O3的制备及表征
首先，称取2.54g无水氯化亚铁溶解于一个装有60ml乙二醇的烧杯中，超声搅拌10分钟；
然后，将溶液转移到三口烧瓶之中，磁力搅拌下油浴将其温度维持在-20℃，保持1h；
将8.48g碳酸钠溶解于配置好的100ml去离子水中，超声搅拌5min至碳酸钠完全溶解，继续静置30min；之后将碳酸钠溶液以1.2ml/min的速度滴加到氯化亚铁的乙二醇溶液中，滴加完后继续使沉淀陈化2h；
将悬浊液平均分配到6支量程为50mL的离心管，再加去离子水至35mL刻度处，在8000r/min的转速下离心5min，分离上层清液后继续加去离子水到35mL刻度处重复离心一次；
重复上述制备步骤，更改总离心次数分别为三次、四次、六次和十次，控制洗去残留钠的程度，得到不同钠含量的氧化铁前驱体；
分离得到沉淀物后转移入烘箱，120℃条件下干燥10h至水分蒸干，将烘干的沉淀物研磨后放入马弗炉中煅烧，以2℃/min的升温速率升到450℃后保持4h，得到不同钠含量的氧化铁。
图1为从0～4.4％不同Na质量分数的Fe2O3煅烧后的XRD谱图。根据标准PDF卡片，2θ为30.0°,35.3°,42.9°,56.7°和62.2°对应α-Fe2O3，是Fe，Fe-0.2Na和Fe-0.7Na这三种低Na含量催化剂上存在的铁相。而在高Na含量的Fe-2.8Na和Fe-4.4Na上，XRD衍射峰的位置发生了变化，出现了2θ为35.1°和44.2°的峰，根据PDF卡片，归属于γ-Fe2O3。可以看出随着Na质量分数的增加，Fe2O3晶型从α向γ转变。
图2为从0～4.4％不同Na质量分数的Fe2O3煅烧后的Raman谱图，在225cm-1,295cm-1,406cm-1和1320cm-1处的峰是α-Fe2O3的特征振动峰。随着N含量的增加，峰位置发生偏移，同时在660cm-1和729cm-1处出现了新的对应为γ-Fe2O3的振动峰。可以看出随着Na质量分数的增加，Fe2O3晶型从α向γ转变。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种不同晶型氧化铁的制备方法，其特征在于，通过Fe盐和含碱金属的碱性化合物水溶液制备Fe前驱体，通过控制Fe前驱体中残留的碱金属的含量，来调变煅烧后Fe2O3中α-Fe2O3和γ-Fe2O3的含量。
2.根据权利要求1所述的一种不同晶型氧化铁的制备方法，其特征在于，所述Fe前驱体的合成方法为共沉淀法、浸渍法、水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法微乳液法或热分解法中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种不同晶型氧化铁的制备方法，其特征在于，所述Fe前驱体的合成方法为共沉淀法，包括以下步骤：
S1：将Fe盐溶解于醇溶剂中，之后在-20～20℃的温度下进行搅拌，得到0.02mol/L Fe盐醇溶液；
S2：配制碱金属或铵根的碱性化合物水溶液，并匀速滴加于Fe盐醇溶液中，并保持搅拌；
S3：取出S2中获得的沉淀物，洗涤，根据洗涤次数控制沉淀物中碱金属含量，通过碱金属含量的控制得到不同晶型的Fe前驱体。
4.根据权利要求3所述的一种不同晶型氧化铁的制备方法，其特征在于，S3中通过洗涤次数控制沉淀物中碱金属残留量至0～15wt％。
5.根据权利要求1所述的一种不同晶型氧化铁的制备方法，其特征在于，所述碱性化合物为包含Na、K、Rb或Cs的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的一种不同晶型氧化铁的制备方法，其特征在于，所述碱金属为Na，当所述Fe前驱体中碱金属的残留量r＝0时，煅烧后得到的Fe2O3均为α-Fe2O3；
当所述Fe前驱体中碱金属的残留量满足0<r<2.8wt％时，煅烧后得到的Fe2O3为α-Fe2O3和γ-Fe2O3的混相；
当所述Fe前驱体中碱金属的残留量r≥2.8wt％时，煅烧后得到的Fe2O3均为γ-Fe2O3。
7.根据权利要求1所述的一种不同晶型氧化铁的制备方法，其特征在于，所述Fe盐为硝酸盐、氯化盐、氯化亚盐、硫酸盐、硫酸亚盐或酯盐中的任意一种。
8.根据权利要求3所述的一种不同晶型氧化铁的制备方法，其特征在于，所述碱性化合物水溶液的浓度为0.1～2.0mol/L，所述碱性化合物水溶液的加入体积为Fe盐醇溶液体积的1～5倍。
9.根据权利要求3所述的一种不同晶型氧化铁的制备方法，其特征在于，S1中所述醇溶剂为乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙醇、异丙醇、丙三醇中的任意一种。
10.根据权利要求3所述的一种不同晶型氧化铁的制备方法，其特征在于，S1中搅拌的转速为500～1000r/min，搅拌时间为1～24h；
S2中搅拌的时间为1～24h；
S3中采用离心或抽滤的形式进行洗涤；
煅烧之前将Fe前驱体置于120℃下干燥6～24h，之后进行研磨；
煅烧时控制升温速率为1～4℃/min，煅烧温度为400～900℃，保持4～24h；
煅烧后将Fe2O3通过乙醇和去离子水交替洗涤，之后将Fe2O3在120℃下干燥6～24h，能够得到不含碱金属的Fe2O3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010781233.5A CN111825123A (zh) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 一种不同晶型氧化铁的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010781233.5A CN111825123A (zh) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 一种不同晶型氧化铁的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111825123A true CN111825123A (zh) | 2020-10-27 |
Family
ID=72919447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010781233.5A Pending CN111825123A (zh) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 一种不同晶型氧化铁的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111825123A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116786128A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-09-22 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种碱金属掺杂γ-Fe2O3催化剂的制备方法及应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030217974A1 (en) * | 2001-12-04 | 2003-11-27 | Masayuki Uegami | Iron particles for purifying contaminated soil or ground water, process for producing the iron particles, purifying agent comprising the iron particles, process for producing the purifying agent and method of purifying contaminated soil or ground water |
| CN101723470A (zh) * | 2010-01-06 | 2010-06-09 | 浙江大学 | 一种赤铁矿型纳米级氧化铁红的制备方法 |
| CN104528834A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-22 | 宜宾天原集团股份有限公司 | 人造金红石母液资源化利用新方法 |
-
2020
- 2020-08-06 CN CN202010781233.5A patent/CN111825123A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030217974A1 (en) * | 2001-12-04 | 2003-11-27 | Masayuki Uegami | Iron particles for purifying contaminated soil or ground water, process for producing the iron particles, purifying agent comprising the iron particles, process for producing the purifying agent and method of purifying contaminated soil or ground water |
| CN101723470A (zh) * | 2010-01-06 | 2010-06-09 | 浙江大学 | 一种赤铁矿型纳米级氧化铁红的制备方法 |
| CN104528834A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-22 | 宜宾天原集团股份有限公司 | 人造金红石母液资源化利用新方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| M. FARAHMANDJOU ET AL.: "Synthesis and Characterization of α-Fe2O3 Nanoparticles by Simple Co-Precipitation Method"", 《PHYSICAL CHEMISTRY RESEARCH》 * |
| 吴东辉: "铁基氧化物纳米材料的制备及应用研究", 《中国优秀博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116786128A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-09-22 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种碱金属掺杂γ-Fe2O3催化剂的制备方法及应用 |
| CN116786128B (zh) * | 2023-05-29 | 2024-04-16 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种碱金属掺杂γ-Fe2O3催化剂的制备方法及应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mortazavi-Derazkola et al. | New facile preparation of Ho 2 O 3 nanostructured material with improved photocatalytic performance | |
| Chen et al. | Microstructure evolution and advanced performance of Mn 3 O 4 nanomorphologies | |
| CN104150525A (zh) | 氧化物多孔材料及其普适性制备方法 | |
| CN101293674A (zh) | 纺锤状α－Fe2O3纳米粉体的制备方法 | |
| CN111330565B (zh) | 一种碳负载纳米铋复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN104117355A (zh) | 一种纳米银表面修饰钨酸铋光催化剂及其制备方法 | |
| Dargahi et al. | Microemulsion-mediated preparation of Ce 2 (MoO 4) 3 nanoparticles for photocatalytic degradation of crystal violet in aqueous solution | |
| WO2021192871A1 (ja) | 還元剤およびガスの製造方法 | |
| Song et al. | Effect of organic solvents on particle size of Mn3O4 nanoparticles synthesized by a solvothermal method | |
| CN108525679A (zh) | 一种以金属有机框架为前驱体制备硫化锌量子点与还原氧化石墨烯复合物的方法 | |
| CN101274771B (zh) | 金属氧化物纳米晶的制备方法 | |
| Sun et al. | Crystallinity and photocatalytic properties of BiVO4/halloysite nanotubes hybrid catalysts for sunlight-driven decomposition of dyes from aqueous solution | |
| Wang et al. | pH-controlled assembly of three-dimensional tungsten oxide hierarchical nanostructures for catalytic oxidation of cyclohexene to adipic acid | |
| CN111825123A (zh) | 一种不同晶型氧化铁的制备方法 | |
| Hirano et al. | Hydrothermal synthesis and phase stability of new zircon-and scheelite-type ZrGeO4 | |
| Zhang et al. | Microwave-assisted rapid synthesis of bismuth molybdate with enhanced oxidative desulfurization activity | |
| Yang et al. | Facile hydrothermal preparation, characterization and multifunction of rock salt-type LiTiO2 | |
| CN101293675A (zh) | 六方圆盘状α－Fe2O3纳米粉体的制备方法 | |
| Krehula et al. | Synthesis and properties of Ni-doped goethite and Ni-doped hematite nanorods | |
| CN109865535A (zh) | 一种亚稳态氧化铈或铈锆固溶体纳米材料 | |
| CN111068746B (zh) | 一种多功能硫磺回收催化剂及其制备方法 | |
| CN108273559B (zh) | 一种负载型Fe2O3复合光催化剂 | |
| Roppolo et al. | Synthesis and characterization of layered and scrolled amine-templated vanadium oxides | |
| Habibi et al. | Preparation of single-phase α-Fe (III) oxide nanoparticles by thermal decomposition. Influence of the precursor on properties | |
| CN106492797B (zh) | 一种Ag2O@Ti-Ce-O双功能催化吸附脱硫剂及其制备方法和应用 |
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: 20201027 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |