安徽理工大学学报（自然科学版） 第２７卷 ：］因此’纳米 ２ｏ３的制备一直是人们关 ２结果与讨论 注的内容引口／ｌ Ｊ＿ ｒ 。 目前，纳米Ｆｅ。Ｏ。的制备方法很多，主要有直 接沉淀法、回流水热法、强迫水解法、水热反萃法、 固相法Ｅ３－ｒ］等。本文用强迫水解法制备纳米Ｆｅ。Ｏ。， 用透射电子显微镜（ＴＥＭ）研究了陈化方式对产品 形貌和大小的影响，用Ｘ射线衍射分析仪（ＸＲＤ） 对产品的晶相进行了表征，通过热重分析法考察产 ２．１ ＴＥＭ表征结果 陈化可以增加粒子的强度，防止在洗涤过程中 发生胶溶现象，从而提高产品的产率，因此，陈化过 程对纳米粒子的制备是不可缺少的工艺过程。不同 陈化方式制得的Ｆｅ。Ｏ。粒子透射电子显微镜 品对ＫＣｌＯ。热分解的催化效果。 ｌ 实验部分 １．１纳米Ｆｅ：ｏ 的制备 取８ ｍＬ，１ ｍｏｌ・Ｌ—ＦｅＣ１３溶液和４ ｍＬ，０．１ ｍｏｌ・Ｌ ＥＤＴＡ溶液于５００ ｍＬ的烧杯中，加入二 次蒸馏水至溶液的体积为４００ ｍＬ，再用６ ｍｏｌ・Ｌ ＨＣ１溶液调节ｐＨ为１．５。将上述溶液移入５００ ｍＬ 三颈烧瓶中，在１００℃开放环境中磁搅拌条件下 沸腾回流，直至观察到桔红色溶胶为止。取两只 ２５０ ｍＬ具塞锥形瓶，分别加入上述溶胶，一份置于 ９５℃超级恒温水浴中进行加热陈化，另一份置于 室温环境中进行自然陈化，直至胶冻消失，固液分 层后取出，倾去上部清液，用二次蒸馏水洗涤至下 层沉淀无Ｃｌ一为止，再真空干燥，得纳米Ｆｅ Ｏ。。 １．２纳米Ｆｅ２ｏ３的表征 分别向水解产物中加入适量蒸馏水，用ＫＱ２１８ 超声波清洗器分散，采用日立公司的Ｈ一８Ｏ０型透 射电子显微镜表征样品的形貌和大小；采用美国 ＰＨｉｌｉｐｓ公司的Ｘ‘ＰＥＲＴ ＰＲＯ型粉末Ｘ射线衍射 仪表征样品的晶相，Ｃｕ、Ｋａ射线，波长０．１５４ ０６ ｎｍ，工作电压４０ ｋＶ，工作电流４０ ｍＡ，步长０．０２。， 扫描速率０．３。／ｓ，扫描范围２０。～８Ｏ。。 １．３纳米Ｆｅ：ｏ 对ＫＣＩＯ３热分解的催化效果 将一定量的ＫＣ１０。和自制的纳米Ｆｅ Ｏｓ混匀 后、研磨，再将同样比例的ＫＣｌＯ。和普通Ｆｅ Ｏ。混 匀后、研磨，以纯ＫＣｌＯ。作为对照样品，分别在瑞士 Ｍｅｔｔｌｅｒ有限公司生产的ＴＧＡ／ＳＤＴＡ ８５１ 综合热 分析仪上进行热重分析。升温速率１Ｏ℃／ｍｉｎ，空气 气氛，铝质样品槽。本实验所用的普通Ｆｅ Ｏ。为市 场所购买，粒径范围主要分布在１～１００ ｍ之间， 平均粒径为２１．７ ｍ，属于三方晶系，是晶型完整 的ａ－－Ｆｅ２Ｏ３。 ５８ （ＴＥＭ）照片（见图１）。 （ａ）加热陈化 （ｂ）室温陈化 图１ Ｆｅ。Ｏ。粒子的ＴＥＭ照片 由图１可见，两种陈化方式制得的纳米Ｆｅ。Ｏ。 粒子均呈纺锤形，加热陈化制得的Ｆｅ。Ｏ。粒子长轴 平均约为８０ ｎｍ，短轴平均约为３０ ｎｍ；室温陈化制 得的Ｆｅ Ｏ。粒子长轴平均约为１２０ ｎｍ，短轴平均约 为６０ ｎｍ，并且加热陈化比室温陈化制得的Ｆｅ。Ｏ。 粒子表面光滑。这是因为，在Ｆｅ。Ｏ。溶胶陈化过程 中，存在着Ｆｅ。Ｏ。溶胶脱水过程和Ｆｅ。Ｏ。粒子成长 过程，加热陈化Ｆｅ Ｏ。溶胶脱水速率快，导致Ｆｅ Ｏｓ 粒子成长时间短，因此，形成的Ｆｅ Ｏ。粒子小；而室 温陈化Ｆｅ Ｏ。溶胶脱水速率慢，Ｆｅ Ｏ。粒子成长时 间较长，因此，形成的Ｆｅ Ｏ。粒子大。室温陈化制得 的Ｆｅ Ｏ。粒子表面不光滑，可能是由于Ｆｅ Ｏ。溶胶 脱水不充分所致。 ２．２ ＸＲＤ表征结果 两种陈化方式制得的纳米Ｆｅ Ｏ。粒子ＸＲＤ谱 图（见图２）。 ２０ ３０ ４０ ５Ｏ ６Ｏ ７０ ８Ｏ Ｚｅ／（。） 图２ Ｆｅ２Ｏ。粒子的ＸＲＤ谱图 维普资讯 http://www.cqvip.com
第４期 谢慕华：ａ—Ｆｅ：ｏ。纳米晶制备及对ＫＣＩＯ。热分解的催化作用 由图２可见，两种陈化方式制得的Ｆｅ Ｏ。 ＸＲＤ谱图完全相同。在２ｅ为２４．１Ｏ。、３３．１Ｏ。、 ３５．７Ｏ。、４Ｏ．８Ｏ。、４９．４Ｏ。、５４．ＯＯ。、６２．４Ｏ。、６４．ＯＯ。处 有８个较强的特征衍射峰，分别对应的是（０１２）、 （１０４）、（１１０）、（１１３）、（０２４）、（１１６）、（２１４）、（３００）结 晶面，与ＰＤＦ标准卡（８９－－０５９７）中Ｆｅ Ｏ。的衍射峰 位置一致，其特征衍射峰窄而尖锐，无其它杂质峰。 谱图结果表明：制得的Ｆｅ Ｏ。物相很纯，属于三方 晶系，是晶型完整的ｑ—Ｆｅ Ｏ。。 ２．３对ＫＣＩＯ，热分解的催化效果 ＼ ３ ｔ／℃ １．纳米Ｆｅｚｏ。催化ＫＣＩＯ３热分解失重曲线ｆ ２．普通 Ｆｅ２ｏ３催化ＫＣＩＯ３热分解失重曲线ｆ３．纯ＫＣＩＯ。热分解 失重曲线 图３ ＫＣＩＯ３热分解失重曲线图 由图３可见，纯ＫＣ１０。的热分解过程从４５０℃ 开始，到６００℃时失重２６．５ ，到６２６℃时失重 ３９．１％，分解结束；普通Ｆｅ Ｏ。催化ＫＣ１０。热分解过 程从３８０℃开始，到纯ＫＣ１０３开始分解温度４５０℃ 时，ＫａＯ。已失重１０．７％，到６００℃时失重３７．３％， 分解结束；纳米Ｆｅ Ｏ。催化ＫＣ１０。热分解过程从 ３３０℃开始，到普通Ｆｅ Ｏ。开始分解温度３８０℃时， ＫＣ１０。已失重２４．３ ，到纯ＫＣ１０。开始分解温度 ４５０℃时，ＫＣ１０。失重３６．４％，分解结束。 由以上实验数据可知，纳米Ｆｅ Ｏ。催化的 ＫＣ１０。热分解起始温度，比纯ＫＣＩＯ。的热分解起 始温度低１２０℃，普通Ｆｅ Ｏ３催化的ＫＣ１０。热分解 起始温度，比纯ＫＣ１０。的热分解起始温度低７Ｏ℃， 当纯ＫＣｌＯ。开始分解时，纳米Ｆｅ Ｏ。催化的ＫＣｌＯ。 已分解结束，普通Ｆｅ Ｏ。催化ＫＣ１０。已分解 ２８．７ ，这说明Ｆｅ Ｏ。对ＫＣｌＯ。热分解具有催化作 用，纳米Ｆｅ Ｏ。催化效果优于普通Ｆｅ：Ｏ。。 ３ 结论 （１）加热陈化和室温陈化制得的纳米Ｆｅ Ｏ。粒 子均为纺锤形，加热陈化比室温陈化制得的Ｆｅ Ｏ。 粒子小，表面更光滑；两种陈化方式制得的纳米 Ｆｅ Ｏ。的ＸＲＤ谱图完全相同，谱图结果表明：制得 的Ｆｅ Ｏ。属于三方晶系，是晶型完整的ｑ—Ｆｅ Ｏ。。 （２）纳米Ｆｅ Ｏ。催化的ＫＣ１０。热分解起始温 度，比纯ＫＣ１０。的热分解起始温度低１２０℃，普通 Ｆｅ Ｏ。催化的ＫＣ１０。热分解起始温度，比纯ＫＣ１０。 的热分解起始温度低７Ｏ℃，当纯ＫＣ１０。开始分解 时，纳米Ｆｅ Ｏ。催化的ＫＣ１０。已分解结束，普通 Ｆｅ Ｏ。催化ＫＣｌＯ。已分解２８．７ ，这说明Ｆｅ：Ｏ。对 ＫＣ１０。热分解具有催化作用，纳米Ｆｅ Ｏ。催化效果 优于普通Ｆｅ Ｏ。。 参考文献： ［－１３吴文伟，侯生益，姜求宇，等．纳米氧化铁红颜料的室 温固相合成ｆ－Ｊ］．应用化工，２００６，３５（３）：ｌ６４—１６６． ［－２３钟红梅，杨延钊，张卫民，等．回流法制备纳米氧化铁 的研究Ｉ－Ｊ３．山东大学学报（理学版），２００２，３７（２）；１６０ —１６２． ［－３３ ＳＥＳＩＧＵＲ Ｈ，ＡＣＭＡ Ｅ，ＡＤＤＥＭＩＲ ｏ．Ｔｈｅ Ｐｒｅｐａ． ｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｒｏｎ ｏｘｉｄｅ［－１］．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．Ｂｕｌｌ， ｌ９９６，３１（１２）：ｌ ５７３一ｌ ５７９． －［４３吴东辉，章忠秀，徐玲芳，等．回流水热合成均分散纳 米ｎ—Ｆｅ：ｏ。单晶粒子ｆ－Ｊ３．无机化学学报，２００４，２０ （１）：３１—３６． ［－５３ ＫＡＮＤＯＲＩ Ｋ，ＹＡＳＵＫＡＷＡ Ａ，ＩＳＨＩＫＡＷＡ Ｔ．Ｉｎ． ｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ａｍｉｎｅｓ ｏｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｘｔｕｒｅ ｏｆ Ｕｎ１． ｆｏｒｎ Ｈｅｍａｔｉｌｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉ． ｅｎｃｅ，１９９６（１８０）：４４６—４５２． －［６３王兴尧，康晓红，谢慧琴，等．水热反萃制备纳米ａ— Ｆｅ ２Ｏ３－ｆＪ３．应用化学，２００４，２１（７）：６５５—６５９． ［－７３邱春喜，姜继森，赵振杰，等．固相法制备ａ—Ｆｅ：ｏ。纳 米粒子ｆ－Ｊ３．无机材料学报，２００１，１６（５）：９５７—９６０． ５９
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