EDTA作用下γ-FeOOH的合成及其液相轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、納米鐵氧化物在催化、防腐、顏料和磁記錄材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)，F(xiàn)e2O3和FeOOH也是鋼鐵腐蝕的主要產(chǎn)物。對(duì)于納米a-Fe2O3粒子的制備，可以Fe(III)鹽和Fe(II)鹽為原料，以Fe(III)鹽為原料制得的納米a-Fe2O3品質(zhì)較好，但成本相對(duì)較高；而以Fe(II)鹽為原料雖然成本較低，但得到的a-Fe2O3粒子一般均勻性不理想、質(zhì)量欠佳等。因此，探索低成本、適合工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)鐵氧化物的制備方法，一直備受關(guān)注。

2、 本論文以FeSO4為原料，加入少量EDTA，通過(guò)可見(jiàn)光催化氧化Fc(OH)2懸浮液制備納米鐵氧化物，并對(duì)不同納米鐵氧化物的生成條件及影響因素進(jìn)行了研究，同時(shí)對(duì)其產(chǎn)物的后續(xù)液相轉(zhuǎn)化及催化相轉(zhuǎn)化機(jī)理進(jìn)行了探討。該研究可為以Fe(II)鹽為原料制備納米鐵氧化物提供一些必要的數(shù)據(jù)，并有助于對(duì)鋼鐵的腐蝕機(jī)制、土壤化學(xué)、地球化學(xué)、環(huán)境化學(xué)等產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)其應(yīng)用性。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括： 1.研究了在微量EDTA存在下，可見(jiàn)光催化氧

3、化Fe(OH)2懸浮液制備了r-FeOOH的影響因素。討論了濃度，溫度，沉淀劑，光強(qiáng)等因素對(duì)產(chǎn)物的影響。結(jié)果表明：當(dāng)pH在8.6時(shí)，F(xiàn)eSO4濃度≤0.2M時(shí)，得到低晶化度r-FeOOH，隨著濃度的增大，r-FeOOH的晶化度提高，并出現(xiàn)了a-FeOOH相，F(xiàn)eSO4濃度繼續(xù)增加產(chǎn)物為單一a-FeOOH相，且反應(yīng)時(shí)間隨濃度的增加而增長(zhǎng)；反應(yīng)溫度在14-20℃的范圍內(nèi)，產(chǎn)物均為r-FeOOH，且隨溫度升高，產(chǎn)物r-FeOOH的晶化度逐漸降

4、低；氨水做沉淀劑得到近筏狀r-FeOOH。 2.討論了以低晶態(tài)r-FeOOH為前驅(qū)產(chǎn)物，微量Fe(II)存在條件下，各種不同因素對(duì)r-FeOOH催化相轉(zhuǎn)化為a-Fe2O3的影響。在微量Fe(II)存在條件下，低晶態(tài)r-FeOOH，在近中性條件下升溫速率在5～7.4℃·min-1范圍內(nèi)升溫至沸，可快速轉(zhuǎn)化為30nm的a-Fe2O3均勻球形粒子；與靜態(tài)水浴陳化相比，沸騰回流易于發(fā)生低晶態(tài)r-FeOOH液相轉(zhuǎn)化為a-Fe2O3。

5、 3.研究了較高晶化度r-FeOOH的液相轉(zhuǎn)化情況。結(jié)果表明：在高晶化度r-FeOOH的液相轉(zhuǎn)化中，相對(duì)快速升溫(12.2℃min-1)有利于得到軸經(jīng)比大、枝杈少的純相a-FeOOH；同時(shí)反應(yīng)時(shí)間也對(duì)產(chǎn)物形貌有影響，適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時(shí)間得到軸徑比較大、枝杈少的a-FeOOH；用氨水做沉淀劑制備的r-FeOOH液相轉(zhuǎn)化得到的a-FeOOH比用NaOH做沉淀劑得到的a-FeOOH枝權(quán)少、粒徑大。 4.討論了以EDTA和可見(jiàn)光共存下制備不

6、同晶化度前驅(qū)產(chǎn)物r-FeOOH液相轉(zhuǎn)化及催化相轉(zhuǎn)化機(jī)理。通過(guò)跟蹤不同晶化度r-FeOOH在液相轉(zhuǎn)化過(guò)程中Fe(III)-t、pH-t曲線(xiàn)變化以及不同時(shí)間的產(chǎn)物，研究發(fā)現(xiàn)：Y-FeOOH的液相轉(zhuǎn)化為溶解再結(jié)晶過(guò)程。r-FeOOH晶化程度越低，在沸騰回流過(guò)程中溶解越快，越易達(dá)到形成a-Fe2O3晶種的臨界濃度，使a-FeOOH和a-Fe2O3同時(shí)成核，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，a-FeOOH逐漸轉(zhuǎn)化為a-Fe2O3；r-FeOOH的晶化度越高，在沸騰