纳米氧化铁红的制备

论文摘要

氧化铁红（α-Fe2O3）是优质的颜料,具有很高的遮盖力和着色力,廉价,无毒,被广泛用于建材、涂料、塑料、橡胶、陶瓷等领域。目前我国工业合成氧化铁红的方法有很多,其中最常见的是硝酸湿法工艺。相对于其他工艺,硝酸法原料廉价,生产的铁红色相淡雅鲜亮,着色力高,很受欢迎。但目前工业上此法得到的产品颗粒较大,通常在微米级,色相和粒径均不能控,极大的限制了其市场应用,而且在制备过程中产生氮氧化物,造成污染。由于人们对该反应过程及其影响因素的了解不够深入,反应历程不够明确,从而不能有效地解决上述问题。因此,本文通过测定硝酸湿法制备α-Fe2O3过程中体系的pH值变化和观测α-Fe2O3粒子的形貌变化,从而分析α-Fe2O3制备过程的历程。在实验中通过对反应过程的间隔取样、测定体系的pH值,考察α-Fe2O3制备过程的pH值变化,并采用透射电镜（TEM）观测粒子的形貌。实验结果表明:α-Fe2O3微粒的形成是通过两步相转化过程完成的。第一步是氢氧化铁转化为针状的β-FeOOH粒子;第二步是针状的β-FeOOH粒子溶解再结晶形成α-Fe2O3微粒。根据反应历程,实验进一步考察了反应物料比、反应时间、滴酸速度、硝酸浓度和搅拌速率等因素,实验结果显示这些因素均对反应产品有影响。通过对α-Fe2O3产品的XRD、TEM和粒度分布等分析,当制备条件为:温度在92～94℃,反应时间6小时,滴酸速度0.2ml/min,搅拌速度300～400r/min时,可制备获得性能优良的纳米α-Fe2O3粒子。通过对产品的热处理,得到了结晶度更高的α-Fe2O3产品,其各项指标均达到国家标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 第二章 文献综述
• 2.1 纳米材料简介
• 2.1.1 纳米微粒特性
• 2.1.2 纳米微粒用途
• 2.1.3 纳米氧化物
• 2.1.4 纳米材料的制备方法
• 2.1.5 纳米材料研究意义
• 2.2 纳米氧化铁系的性质和用途
• 2.2.1 氧化铁的分类
• 2.2.2 氧化铁的显色机理
• 2.2.3 纳米氧化铁的用途
• 2.3 纳米氧化铁红的结构和性质
• 2.4 纳米氧化铁红的制备方法
• 2.4.1 以Fe（II）为原料制备
• 2.4.2 以Fe（III）为原料制备
• 2.5 纳米氧化铁红结晶机理
• 2.5.1 结晶过程
• 2.5.1.1 成核
• 2.5.1.2 晶体长大
• 2.5.2 结晶机理研究
• 2.5.2.1 结晶过程的热力学基础
• 2.5.2.2 结晶过程的动力学基础
• 2O₃结晶机理'>2.5.3 纳米 α-Fe₂O₃结晶机理
• 2.5.3.1 溶解再结晶
• 2.5.3.2 固相转化
• 2.6 粉体的表面改性
• 2.6.1 表面改性方法
• 2.6.2 表面改性的意义
• 2.6.3 改性效果检测与评价
• 2.7 氧化铁红的应用现状及发展前景
• 2.8 研究内容及课题意义
• 第三章 氧化铁红的制备机理探究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料与试剂
• 3.2.2 实验仪器和设备
• 3.2.3 实验步骤
• 3.2.4 表征方法
• 3.3 试验结果与讨论
• 3.3.1 总反应方程式的确定
• 3+水解成氢氧化铁的机理分析'>3.3.2 Fe³⁺水解成氢氧化铁的机理分析
• 2O₃的机理模型'>3.3.3 氢氧化铁转化为α-Fe₂O₃的机理模型
• 3.3.4 间隔取样做产品分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 纳米氧化铁红的制备
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料与试剂
• 4.2.2 实验设备与仪器
• 4.2.3 实验步骤
• 4.2.4 表征方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 操作条件对产品的影响
• 4.3.1.1 反应原料比对产品的影响
• 4.3.1.2 反应时间对产品粒径大小的影响
• 4.3.1.3 搅拌转速对产品色相及晶型结构的影响
• 4.3.1.4 不同硝酸浓度对体系pH值的影响
• 4.3.1.5 不同滴酸速度对产品形貌的影响
• 2废气的处理'>4.3.2 NO₂废气的处理
• 4.3.2.1 调节滴酸速度
• 4.3.2.2 尾气吸收
• 4.3.3 产品的热处理
• 4.3.4 产品的分散性研究
• 4.3.5 产品性能检测
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士学习期间发表的论文