鐵元素的三種氧化物:氧化亞鐵(FeO)、氧化鐵(Fe2O3)、四氧化三鐵(Fe3O4)。四氧化三鐵是中學(xué)階段***可以被磁化的鐵化合物。四氧化三鐵中含有Fe2+和Fe3+,X射線衍射實(shí)驗(yàn)表明,四氧化三鐵具有反式尖晶石結(jié)構(gòu),晶體中從來不存在偏鐵酸根離子FeO22-。四氧化三鐵,天然礦物類型為磁鐵礦。鐵在四氧化三鐵中有兩種化合價,為反式尖晶石結(jié)構(gòu),氧做立方**密堆積。另外,四氧化三鐵還是導(dǎo)體,因?yàn)樵诖盆F礦中由于Fe2+與Fe3+在八面**置上基本上是無序排列的,電子可在鐵的兩種氧化態(tài)間迅速發(fā)生轉(zhuǎn)移,所以四氧化三鐵固體具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。Fe3O4可以看成FeO·Fe2O3,這種寫法較好說明了Fe3O4中含有Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)。氧化鐵可以被一氧化碳、氫氣等還原性氣體還原,生成鐵。長寧區(qū)定制鐵紅設(shè)計
常用的濕法生產(chǎn)氧化鐵工藝主要可分為三步:硫酸亞鐵的精制、晶種的制備和氧化鐵的合成。晶種的制備以精制后的氧化亞鐵和氨水為原料混合,控制pH值在8.5-9之間,通入氧氣使混合物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)可獲得γ-FeOOH晶體。該過程主要的化學(xué)反應(yīng)方程式為:[9]將晶種懸浮液加熱至一定溫度,同時加入精制硫酸亞鐵溶液和中和劑氨水,并通入壓縮空氣,控制該過程pH值為5-6,可獲得α-Fe?O?·H?O,晶種γ-FeOOH也轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe?O?·H?O。 [9]該過程主要的化學(xué)方程式為:長寧區(qū)定制鐵紅設(shè)計幾千年來,氧化鐵一直被用作顏料。
顏料領(lǐng)域氧化鐵作為顏料***用于***汽車涂料、建筑涂料、防腐涂料、粉末涂料,是較好的環(huán)保涂料,全世界氧化鐵系顏料的年用量超過100萬t,僅次于鈦白,居無機(jī)顏料的第二位。用氧化鐵作為顏料,既保持了一般無機(jī)顏料良好的耐熱性、耐候性和吸收紫外線等優(yōu)點(diǎn),又能很好地分散在油性載體中,用它調(diào)制的涂料或油墨具有令人滿意的透明度。利用具有半導(dǎo)體特性的氧化鐵等做成涂料,由于具有較高的導(dǎo)電特性,能起到靜電屏蔽作用 [10]。氧化鐵是玻璃生產(chǎn)中常用的著色劑。氧化鐵著色的玻璃既能吸收紫外線又吸收紅外線,因而***用于制造吸熱玻璃、太陽鏡玻璃、工業(yè)防護(hù)眼鏡玻璃以及***防紅外涂料。同時具有價格低廉,吸收熱線以及紫外線的功能 [10]
以針狀α-FeO(OH)為起始原料經(jīng)加熱脫水則得α-Fe2O3。用這種α-Fe2O3就可制得針狀四氧化三鐵粒子。黑色錄音磁帶就是用這種四氧化三鐵作為磁帶錄音媒介。 [2]加合法將鐵屑與硫酸反應(yīng)制得硫酸亞鐵,再加入燒堿和氧化鐵在95~105℃進(jìn)行加合反應(yīng)生成四氧化三鐵,經(jīng)過濾、烘干、粉碎制得氧化鐵黑。氫氧化亞鐵的緩慢氧化法將含有氫氧化亞鐵沉淀的水溶液加熱到70℃以上,進(jìn)行緩慢的氧化,就可以得到由棱長大約0.2μm的相當(dāng)均勻的正八面體或立方單晶粒子組成的四氧化三鐵粉末。也可以用輸送空氣泡作為氧化的手段。還可以用像KNO3那樣的氧化劑氧化鐵用于油漆、橡膠、塑料、建筑、陶瓷等的著色,也可用作食用紅色素、分析試劑、催化劑和拋光劑等。
(4) 醇鹽水解法利用醋酸鈉在水中電離生成醋酸根的還原作用,在高壓反應(yīng)釜中180℃左右將Fe部分還原Fe,Yonghui Deng等用FeCl3醋酸鈉和乙二醇在高壓反應(yīng)釜中加熱200℃8h即制得了具有超順磁性的Fe3O4納米顆粒。(5) 螯合物分解法該法原理是金屬離子與適當(dāng)?shù)呐潴w形成常溫穩(wěn)定的絡(luò)合物,在適宜的溫度和pH值時絡(luò)合物被破壞,金屬離子重新釋放出來與溶液中的OH-離子及外加沉淀劑、氧化劑作用生成不同價態(tài)不溶性的金屬氧化物、氫氧化物、鹽等沉淀物,進(jìn)一步處理可得一定粒徑甚至一定形態(tài)的納米粒子。 [2]氧化鐵的主要用途是作為鋼鐵冶煉的原料,例如鐵、鋼和許多合金生產(chǎn)。寶山區(qū)選擇鐵紅生產(chǎn)廠家
除了顏料方面的用途,氧化鐵還在釉藥以及冶鐵等方面有一定的應(yīng)用。長寧區(qū)定制鐵紅設(shè)計
鐵與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和氫氣。Fe3O4有抗腐蝕效果,如鋼鐵制件的發(fā)藍(lán)(又稱燒藍(lán)和烤藍(lán))就是利用堿性氧化性溶液的氧化作用,在鋼鐵制件表面形成一層藍(lán)黑色或深藍(lán)色Fe3O4薄膜,以用于增加抗腐蝕性、光澤和美觀。 [1]α-氧化鐵的氫氣還原法將高純微粉狀α-Fe2O3裝入盤中,粉末層不應(yīng)過厚。將盤放入反應(yīng)管之后,通入高純氮?dú)鈱⒖諝馔耆脫Q出去。接著通過洗氣瓶慢慢送入經(jīng)水飽和的氫氣。加熱溫度在300~400℃(例如330℃)比較適當(dāng)。確證反應(yīng)完了(通常1~3h)后冷卻,停止送氫氣,再用氮?dú)庵脫Q之后,取出樣品。水蒸氣量不足,加熱溫度過高或還原過度都會生成FeO,因此必須注意。提高洗氣瓶溫度就可以增加水蒸氣量(40~60℃比較適宜)長寧區(qū)定制鐵紅設(shè)計
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