Fe3O4 Nanoparticles

Supporting Information

Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA,69451Weinheim,2011

Fe3O4Nanoparticles:A Conveniently Reusable Catalyst for the Reduction of Nitroarenes Using Hydrazine Hydrate

Seyoung Kim,Eunsuk Kim,and B.Moon Kim*[a]

asia_201100311_sm_miscellaneous_information.pdf

General

All the reactions were performed by using oven-dried glassware and all commercial materials were used without purification. TLC was performed on aluminum plates with Merck silica gel 60 F254; chromatograms were visualized with UV light (254 and 365 nm). Flash column chromatography was performed on Merck silica gel 60 (ASTM 230-400 mesh). Sonication was performed in a 120 W ultrasonic bath (Branson, B-3210). 1H and 13C NMR spectra were obtained with a Bruker 300 MHz series by using CDCl

and were referenced to residual

3

TMS peak. GC analyses were performed with a HP-6890 series with a HP-5 capillary column (30 m x 0.25 mm; coating thickness 0.25 μm).

Procedure for a large scale nitrobenzene reduction for 10 runs using Fe3O4 catalyst

To an oven-dried, two-necked 250 mL round-bottom flask, magnetic stir bar was equipped. Then Fe3O4 (purchased from Aldrich?, 2.31 g, 10.0 mmol) and ethanol (150 mL) were added to the flask, sonicated in an ultrasonic bath for 1 minute. After the flask was equipped with reflux condenser, nitrobenzene (5.15 mL, 20.0 mmol), anisole (internal standard, 5.40 mL, 20.0 mmol), and hydrazine monohydrate (10.0 mL, 4.0 equiv) were added. Then the reaction mixture was stirred at 80 o C under argon atmosphere until the reaction was completed. After magnetic separation of catalyst, organic layer was decanted, then directly analyzed with gas chromatography. The remaining catalyst was washed with ethanol (50 mL x 2), dried under vacuum, and reused for the next cycle of the reaction.

Analysis of Fe contents during the recycle (Table 4, entry 2)

- Before use (fresh Fe3O4 catalyst): 0.730 wt% of Fe (theoretical value: 0.724 wt%)

- After 10 times of use: 0.755 wt%

- Fe contents in 1st run-reaction extract (20 mL): 3.42 ppm, 0.0680 mg

- > 0.198% of iron leached out in the first catalytic cycle.

Recycling test of Fe3O4 catalyst in large scale (50.0 mmol of nitrobenzene)

NO2NH2

Fe3O4(20mol%)

Hydrazine hydrate(4.0equiv.)

EtOH,80o C

Run 1st 2nd 3rd 4th 5th .. 10th

.. 45

[min] 45 45 45 45 45

Time

[%] 99 99 99 99 99

.. 99

Yield

Representive GC spectrum of nitrobenzene reduction in Fe3O4 catalyst recycling test. (Table 4,with 20 mol% of Fe3O4)

Nitrobenzene (Starting material)

-1st cycle (with 20 mol% of Fe3O4)

-Mass spectrum at Rt = 3.07 min

-Mass spectrum at Rt = 3.65 min

-5th cycle (with 20 mol% of Fe3O4)

-10th cycle (with 20 mol% of Fe3O4)

纳米四氧化三铁的应用

纳米四氧化三铁的应用一、纳米四氧化三铁的简介 四氧化三铁是一种常用的磁性材料，又称氧化铁黑,呈黑色或灰蓝色。四氧化三铁是一种铁酸盐，即Fe2+Fe3+（Fe3+O4）（即FeFe（FeO4）前面2+和3+代表铁的价态）。在Fe3O4里，铁显两种价态，一个铁原子显+2价，两个铁原子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO〃Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。化学式：Fe3O4，分子量231.54，硬度很大，具有磁性，可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。逆尖晶石型、立方晶系，密度 5.18g/cm3。熔点1867.5K(1594.5℃)。它不溶于水，也不能与水反应。与酸反应，不溶于碱，也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 在外磁场下能够定向 移动，粒径在一定范围之 内具有超顺磁性，以及在 外加交变电磁场作用下能 产生热量等特性，其化学 性能稳定，因而用途相当 广泛。 纳米四氧化三铁置于介质中，采用胶溶化法和添加改性剂及分散剂的方法，通过

在颗粒表面形成吸附双电层结构阻止纳米粒子团聚，制备稳定分散的水基和有机基纳米磁性液体。制备的磁性液体2～12个月都能很好的分散着，磁性液体中颗粒平均粒径为16～35nm之间。 通过大量实验，确定了最佳的工艺配方和工艺路线，工艺简单安全，能耗低，并保持了磁性颗粒的粒径在纳米量级，并且经磁性能测试可得磁性颗粒具有超顺磁性，其技术指标达到并超过国内外磁性纳米四氧化三铁性能，为国内各种磁流体的应用提供了基础。 二、纳米四氧化三铁的配置方法 由于纳米四氧化三铁特殊的理化学性质 , 使其在实际应用中越来越广泛 , 而其制备方法和性质的研究也得到了深入的进展。磁性纳米微粒的制备方法主要有物理方法和化学方法。物理方法制备纳米微粒一般采用真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等。但是用物理方法制备的样品一产品纯度低、颗粒分布不均匀 , 易被氧化 , 且很难制备出10nm 以下的纳米微粒 , 所以在工业生产和试验中很少被采纳。 化学方法主要有共沉淀法、溶胶 - 凝胶法、微乳液法、水解法、水热法等。采用化学方法获得的纳米微粒的粒子一般质量较好 , 颗粒度较小 , 操作方法也较为容易 , 生产成本也较低 , 是目前研究、生产中主要采用的方法。

四氧化三铁制备化学实验

实验一：共沉淀法制备具有超顺磁性的纳米四氧化三铁粒子 一、实验背景 有关纳米粒子的制备方法及其性能研究备受多学者的重视，这不仅因为纳米粒子在基础研究方面意义重大，而且在实际应用中前景广阔。在磁记录材料方面，磁性纳米粒子可望取代传统的微米级磁粉，Fe3O4超细粉体由于化学稳定性好，原料易得，价格低廉，已成为无机颜料中较重要的一种，被广泛应用于涂料，油墨等领域；而在电子工业中超细Fe3O4是磁记录材料，用于高密度磁记录材料的制备；它也是气、湿敏材料的重要组成部分。超细Fe3O4粉体还可作为微波吸收材料及催化剂。另外使用超细Fe3O4粉体可制成磁流体。 Fe3O4纳米粒子的制备方法有很多，大体分为两类：一是物理方法，如高能机械球磨法，二是化学方法，如化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、热分解法及微乳液法等。但各种方法各有利弊；物理方法无法进一步获得超细而且粒径分布窄的磁粉，并且还会带来研磨介质的污染问题；溶胶-凝胶法、热分解法多采用有机物为原料，成本较高，且有毒害作用；水热合成法虽容易获得纯相的纳米粉体，但是反应过程中温度的高低，升温速度，搅拌速度以及反应时间的长短等因素均会对粒径大小和粉末的磁性能产生影响。 本实验是采用共沉淀法（将沉淀剂加入Fe2+和Fe3+混合溶液中）制备纳米Fe3O4颗粒。该制备方法不仅原料易得且价格低廉，设备要求简单，反应条件温和（在常温常压下以水为溶剂）等优点。 二、实验目的 1、了解用共沉淀法制备纳米四氧化三铁粒子的原理和方法。 2、了解纳米四氧化三铁粒子的超顺磁性性质。 3、掌握无机制备中的部分操作。 三、实验原理 采用化学共沉淀法制备纳米磁性四氧化三铁是将二价铁盐和三价铁盐溶液按一定比例混合，将碱性沉淀剂加入至上述铁盐混合溶液中，搅拌、反应一段时间即可得纳米磁性Fe3O4粒子，其反应式如下： Fe2++2Fe3++8OH-_________Fe3O4+4H2O 四、仪器与试剂 烧杯、FeCl2·4H2O、FeCl3、氢氧化钠、柠檬酸三钠。 五、实验步骤 1、配置50 ml 1 moL 的NaOH溶液。（2g NaOH+50g H2O） 2、称取0.9925g FeCl3和1.194g FeCl2·4H2O（反应当量比为1:1）溶于30 mL 的蒸馏水中。 3、将反应溶液加热至60℃，恒温下磁力搅拌（转速约为1000rpm）。 4、30 min后缓慢滴加配置的NaOH溶液，待溶液完全变黑后，仍继续滴加

纳米四氧化三铁的应用

精心整理纳米四氧化三铁的应用 一、纳米四氧化三铁的简介 ）前面 显+2与大， 胶溶化法和添加改性剂及分散剂的方 法，通过在颗粒表面形成吸附双电层结 构阻止纳米粒子团聚，制备稳定分散的 水基和有机基纳米磁性液体。制备的磁

性液体2～12个月都能很好的分散着，磁性液体中颗粒平均粒径为16～35nm之间。 通过大量实验，确定了最佳的工艺配方和工艺路线，工艺简单安全，能耗低，并保持了磁性颗粒的粒径在纳米量级，并且经磁性能测试可得磁性颗粒具有超顺磁性，其技术指标达到并超过国内外磁性纳米四氧化三铁性能，为国内各种磁流体的应用提供了基础。 二、 泛, ,所 ,操 磁性 目前,制备磁性Fe3O4纳米颗粒方法的机理已研究得很透彻,归结起来一般分为两种。一是采用二价和三价铁盐,通过一定条件下的反应得到磁性Fe3O4纳米颗粒;另一种则是用三价铁盐,在一定条件下转变为三价的氢氧化物,最后通过烘干、煅烧等手段得到磁性Fe3O4纳米颗 粒。

（一）共沉淀法 沉淀法是在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中,加入适当的沉淀剂,使金属离子均匀沉淀或结晶出来,再将沉淀物脱水或热分解而制得纳米微粉。 （二）溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶方法(Sol-Gel)是日本科学家Sugimoto等于上世纪90年代发展 ,油(OΠ , 对实验设备和制备条件方面的要求相对高一些,因而大多数也只停留在研究阶段。 三、纳米四氧化三铁的应用 当粒子的尺寸降至纳米量级时,由于纳米粒子的小尺寸效应、表面效

应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等的影响,使其具有不同于常规体相材料的特殊的磁性质。这也使其在工业、生物医药等领域有着特殊的应用。（一）生物医药 磁性高分子微球（也称免疫磁性微球）是一种由磁性纳米颗粒和高分子骨架材料制备而成的生物医用材料，其中的高分子材料包括聚苯乙烯、硅烷、聚乙烯、聚丙烯酸、淀粉、葡聚糖、明胶、白蛋白、乙基纤维素等，骨架 .用 能长期稳定的存在，不产生沉淀与分离。目前，磁性流体已经广泛应用于选矿技术、精密研磨、磁性液体阻尼装置、磁性液体密封、磁性液体轴承、磁性液体印刷、磁性液体润滑、磁性液体燃料、磁性液体染料、磁性液体速度传感器和加速度传感器、磁性液体变频器、磁性液体陀螺仪、水下低

硝酸与铁反应

铁与稀硝酸反应归纳 铁与稀硝酸的反应与反应物的量有关，原因在于金属铁有变价。 一.知识归纳 涉及的化学反应方程式: 一＜ 7T ； n (Fe) HNO 3 i_ Fe CHO 3) 3 3 Fu 刺倉 F> (N6b 了 Fc (1103)4 8 F E

色，此时容器中有铁粉两色。

4.含有lmol HN03的稀硝酸分别与不同质量的铁粉反应， 所得氧化产物a、b与铁粉物质的量关系如图所示 （已知稀硝酸的还原产物只有NOo下 列有关判断正确的是 A.a 是Fe（NO3）2 B nl 二0 . 375 p~匚~0~20~D n2~匚~0~30 练习提升 1 ?下列关于浓硫酸的叙述中，正确的是（） A.浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化 B.浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体 C.浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体 D.浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属形成氧化膜而钝化 2.下列叙述或操作正确的是（） A .浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸无氧化性 B.浓硫酸不慎沾到皮肤上，应立即用布拭去，再用水冲洗 C.稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿着烧杯壁慢慢地注入盛有水的烧杯屮，并不断搅拌 D.浓硫酸与铜的反应屮，浓硫酸仅表现强氧化性 3.下列各组气体屮，在通常情况下既能用浓硫酸又能用碱石灰 干燥的有（） A.SO2、Oc> N2 B. HC1、Cl 2、CQ C. CHi> 出、CO D. SO X Cl 2、O2 4.右图小试管中盛有几毫升水，与大试管连通的U型细玻璃管内放有少量水已染 成红色。如沿小试管壁小心地慢慢注入3 mL浓硫酸，静置片刻后，U型细玻 璃管中可观察到的液面现象是（） A.左高右低 B.左低右高 C.左右一样高 D.来回振动 5.检验某未知溶液中是否含有SOf「的下列操作中，合理的是（）

四氧化三铁能溶解在酸中吗

四氧化三铁能溶解在酸中吗 绍兴一中分校吴文中 【基本信息】 1．化学式：Fe3O4 2．化学键：Fe3O4是由3个铁原子与4个氧原子,通过离子键而组成的复杂离子晶体。 3．名称：四氧化三铁，磁性氧化铁 4．结构特点：在Fe3O4中的Fe具有不同的氧化态，过去曾认为它是FeO和Fe2O3的混合物，但经X射线研究证明，Fe3O4是一种反式尖晶石结构，可写成FeIII[(FeIIFe III)O4] 。晶体结构为六方晶系的永久磁石（硬磁体）和具有化学组成为MII?Fe2O3的尖晶石结构 5.高中阶段涉及到四氧化三铁的一些反应 ①四氧化三铁和盐酸：Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O ②四氧化三铁和硝酸：3Fe3O4+28HNO3=9Fe(NO3)3+NO↑+14H2O ③四氧化三铁和氢碘酸：Fe3O4+8HI=3FeI2+4H2O+I2 ④铝热反应：8Al+3Fe3O4=9Fe+4Al2O3 ⑤铁和水蒸气：3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2 ⑥铁和氧气：3Fe+2O2=Fe3O4 ⑦氧化亚铁和氧气：3FeO +O2 =2Fe3O4 ⑧铁钝化：钝化成氧化产物FexOy，主要可能是Fe3O4 ⑨“发蓝”处理： 3Fe＋NaNO2＋5NaOH=3Na2FeO2＋NH3↑＋H2O8Fe＋3NaNO3＋5NaOH＋2H2O＝ 4Na2Fe2O4＋3NH3↑（不一定用硝酸钠作氧化剂）Na2FeO2＋Na2Fe2O4=2H2O+Fe3O4＋ 4NaOH ⑩其他 【问题的提出】 1. 溶解磁性氧化铁为什么要用以下方法： 在实验室中常用磁铁矿（Fe3O4）作为制取铁盐的原料。为处理这样的不溶性氧化物，往往采用酸性熔融法，即以K2S2O7（或KHSO4）作为溶剂，熔融时分解放出SO3。 2KHSO4 == K2S2O7 + H2O K2S2O7 == K2SO4 + SO3 生成的SO3能与不溶性氧化物化合，生成可溶性的硫酸盐。 4Fe3O4 + 18SO3 + O2 == 6Fe2(SO4)3 冷却后的溶块，溶于热水中，必要时加些盐酸或硫酸，以抑制铁盐水解。 2.许多资料表明，天然的四氧化三铁不能溶解在酸中。 3.“四氧化三铁：铁丝在氧气里燃烧生成四氧化三铁；铁在空气里加热到500℃，铁跟空气里的氧气起反应也生成四氧化三铁；锻工砧子周围散落的蓝灰色碎屑主要是四氧化三铁；铁跟高温的水蒸汽发生置换反应生成四氧化三铁和氢气；天然磁铁矿的主要成分是四氧化三铁的晶体。四氧化三铁是一种重要的常见铁的化合物。四氧化三铁呈黑色或灰蓝色，密度5.18g/cm3，熔点1594℃，硬度很大，具有磁性，又叫磁性氧化铁。四氧化三铁不溶于水和碱溶液，也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，但能溶于盐酸。天然的Fe3O4不溶于盐酸。四氧化三铁是一种铁酸盐，即FeIIFeIII[FeIIIO4]。在Fe3O4里，铁显两种价态，一个铁原子显+2价，两个铁原显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO?Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物。 4.为什么铁被钝化以后不能被浓盐酸或者浓硝酸溶解？除因为浓硫酸酸性弱以外的解释，其他的解释都不"给力"。因为浓硝酸的酸性还是比较强的！

纳米四氧化三铁制备及其性质研究

纳米四氧化三铁制备及其性质研究 摘要：四氧化三铁是一种具有反尖晶石结构的铁氧体，由于其具有独特的物理、化学性质， 已经引起众多专家学者的关注。纳米四氧化三铁具有超顺磁性、小尺寸效应、量子隧道效应等使其能够区别于一般的四氧化三铁。目前在国内外，磁性纳米四氧化三铁已经在催化剂、造影成像、靶向给药、药物载体、DNA检测等应用领域表现出良好的应用前景。尤其随着纳米技术与高分子工程的快速发展，磁性纳米四氧化三铁在细胞分离、蛋白质分离、生物传感器、重金属吸附等领域越来越受到研究者的重视。同时，合成粒径小、分布窄且具有优良磁性、表面性能稳定、具有生物相容性安全的磁性纳米四氧化三铁也是各专家、学者研究的热点之一。 关键词：纳米四氧化三铁；磁性；合成 近年来，有关磁性纳米粒子的制备方法与性质备受关注。然而，由于磁性纳米粒子之间的作用力，如范德华力以及磁力作用，纳米四氧化三铁粒子极易发生团聚，使得比表面积降低，同时减弱了反应活性。通过添加高分子聚合物或表面活性剂对粒子表面进行改性，可以获得稳定分散的磁性纳米粒子，从而有效克服上述缺点。 1.实验部分 1.1 实验原理 化学共沉淀法是指在包含两种或两种以上金属阳离子的可溶性溶液中，加入适当沉淀剂，将金属离子均匀沉淀或结晶出来。具体反应方程式：Fe2+ +2Fe3+ +8OH-==Fe3O4 +4H2O.通常是把FeⅡ和FeⅢ的硫酸盐或氯化物溶液一物质的量比2比3的比例混合后，用过量的氨水或氢氧化钠在一定温度和pH下，高速搅拌进行沉淀反应，然后将沉淀过滤、洗涤、烘干，制得纳米四氧化三铁。 1.2仪器与试剂 三颈瓶，pH计，高速离心机，恒温水浴箱，真空干燥箱，紫外可见分光光度计，X射线衍射仪等 四水合氯化亚铁，六水合氯化铁，乙醇，十二烷基苯磺酸钠，油酸，氢氧化钠，盐酸等。1.3实验步骤 室温下，将四水合氯化亚铁和六水合氯化铁按物质的量比为1比2的比例混合放入三颈瓶中，加入200mL去离子水，然后加入一定量表面活性剂和油酸。高速搅拌下，向溶液中缓慢滴加0.1mol/L氢氧化钠溶液，至pH>11,继续搅拌1h使反应完全。反应结束后用磁铁进行固液分离，再用去离子水反复冲洗至中性，以除去多余电解质。在60℃下真空干燥24h. 1.5样品检验 相关资料

四氧化三铁综述

四氧化三铁纳米的制备应用及表征 摘要：总结了磁性纳米Fe3O4粒子的制备方法，有共沉淀法、超声波沉淀法、水热法、微乳液法、水解法、溶胶- 凝胶法，多元醇法等，并讨论了磁性纳米Fe3O4粒子在磁性液体、生物医学、微波吸附材料磁记录材料、催化剂载体等领域的应用。简述了Fe3O4得表征手段，最后对纳米Fe3O4的研究前景进行了展望。 关键词：四氧化三铁；磁性纳米颗粒；制备；应用；表征 The Preparation and Application of Fe3O4 Magnetic Nano- particles 【Abstract】The chemical preparation methods were summarized including co-precipitation,sol-gel method, microemulsion , hydro-thermal method etc. Based on the recent progress , relative meritsof those methods were analyzed. The application of Fe3O4nano-particles in magnetic fluid , magnetic recording materials , catalytical and microwave materials and medicine were introduced. 【Key Words】Fe3O4; magnetic nanoparticle; preparation; progress Fe3O4磁性纳米颗粒由于具有与生物组织的相容性、与尺寸和形貌有关的电学和磁学性能，且具有好的亲水性、生物兼容性、无毒和高的化学稳定性，所以成为生物磁应用方面的理想材料使其在电子与生物敏感材料，尤其是生物医学领域被人们广泛关注【1】。应用于生物技术的纳米颗粒需要优良的物理、化学以及磁学特性【2】：（1）具有高磁化率，使材料的磁性较强，一般为铁磁性纳米颗粒；（2）颗粒尺寸为6~15 nm（当颗粒直径小于15 nm 时，就变为单磁畴磁体而具有超顺磁性并且饱和磁化强度很高），比表面积高；（3）具备超顺磁性等。另一方面，磁性纳米颗粒表面需要被特种有机物质修饰，才能具有独特的生物医学功能。磁性纳米微粒的制备方法主要有物理方法和化学方法【3-4】。物理方法制备纳米微粒一般采用真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等。但是用物理方法制备的样品一般产品纯度低、颗粒分布不均匀，易被氧化，且很难制备出10nm以下的纳米微粒，所以在工业生产和试验中很少被采纳。化学方法主要有共沉淀法、超声波沉淀法、水热法、微乳液法、水解法、溶胶- 凝胶法，多元醇法等。采用化学方法获得的纳米微粒的粒子一般质量较好，颗粒度较小，操作方法也较为容易, 生产成本也较低, 是目前研究生产中主要采用的方法【5-8】。 1、制备方法 1.1共沉淀法 共沉淀法是在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中, 加入适当的沉淀剂, 使金属离子均匀沉淀或结晶出来, 再将沉淀物脱水或热分解而制得纳米微粉. 共沉淀法是目前最普遍使用的方法, 其反应原理是: Fe2++ Fe3++ 8OH＝＝Fe3O4+ 4H2O 付云芝【9】等采用共沉淀法制备出立方晶系的单分散、小粒径Fe3O4 颗粒。通过控制制备最佳条件为:铁盐溶液浓度为0. 5mol /L，沉淀剂溶液浓度为0. 2mo l/L，Fe2+：Fe3 +：OH- = 1. 00 ：1. 00 ：6. 00, 反应温度为30℃，搅拌速度为1000 r /m in. T. Fried【10】等在80℃氩气保护下将氨水缓慢滴加到FeCl2与FeCl3的混合溶液中得到纳米Fe3O4颗粒, 并使用油酸对其进行包覆，得到了平均粒径为2 nm 的Fe3O4颗粒膜。Yong- kang sun【11】等人采用部分限制共沉淀法，只是向酸化了的磁性纳米悬浮液中通入空气进行氧化的情况下制备了平均粒径为7 ~ 13 nm 的纳米Fe3O4。陈亭汝【12】等在搅拌速度较快的情况下，n ( Fe3+ ) /n( Fe2+ )为1. 8 ：1，熟化温度70℃，熟化时间30min，以氨水作沉淀剂最佳pH值是9左右，可制得

纳米四氧化三铁

纳米四氧化三铁 简介 四氧化三铁是一种常用的磁性材料，又称氧化铁黑,呈黑色或灰蓝色。四氧化三铁是一种铁酸盐，即Fe2+Fe3+（Fe3+O4）（即FeFe（FeO4）前面2+和3+代表铁的价态）。在Fe3O4里，铁显两种价态，一个铁原子显+2价，两个铁原子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO-Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。化学式：Fe3O4，分子量，硬度很大，具有磁性，可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。逆尖晶石型、立方晶系，密度?cm3。熔点℃)。它不溶于水，也不能与水反应。与酸反应，不溶于碱，也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。? 在外磁场下能够定向移动，粒径在一定范围之内具有超顺磁性，以及在外加交变电磁场作用下能产生热量等特性，其化学性能稳定，因而用途相当广泛。 纳米四氧化三铁置于介质中，采用胶溶化法和添加改性剂及分散剂的方法，通过在颗粒表面形成吸附双电层结构阻止纳米粒子团聚，制备稳定分散的水基和有机基纳米磁性液体。制备的磁性液体2～12个月都能很好的分散着，磁性液体中颗粒平均粒径为16～35nm之间。?? 通过大量实验，确定了最佳的工艺配方和工艺路线，工艺简单安全，能耗低，并保持了磁性颗粒的粒径在纳米量级，并且经磁性能测试可得磁性颗粒具有超顺磁性，其技术指标达到并超过国内外磁性纳米四氧化三铁性能，为国内各种磁流体的应用提供了基础。 制备方法 1、水热法制备纳米四氧化三铁（2012年） 聚乙二醇6000包被的四氧化三铁颗粒，采用X射线衍射法分析其构，用扫描电镜测量其直径及分布，用振动样品磁强计检测磁学 参数。结果所得样品为四氧化三铁晶体，粒径为200 nm，质量饱 和磁场强度为 em u／g Fe。结论：制备的样品粒径均一，分散性好， 超顺磁性，水溶性好，可用于物理化学溶栓。 2、卟啉一磁性四氧化三铁纳米粒子的制备（2014年） 直接键合成法：卟啉与四氧化三铁纳米粒子表面直接形成化学键的 制备方法。要求卟啉与四氧化三铁纳米粒子成键单元，如中心金属 原子、羟基等。 用一锅高温合成法合成了单分散的油胺包覆四氧化三铁纳米粒子，

纳米四氧化三铁的制备及表面改性.

纳米四氧化三铁的制备与表面改性 化学与材料科学系 09级应用化学1班刘立君李淑媛 摘要：由于纳米Fe3O4在光学、电学、热学、磁学、力学等方面独特的性质，对它的研究越来越多，且在各个领域的应用也越来越广泛，因此本文详细介绍了纳米四氧化三铁的各种制备方法，对其制备工艺的优缺点、应用前景、产品性能进行了详细的比较；并综述了纳米四氧化三铁的表面改性的方法，如有机改性、无机改性、偶联改性、小分子改性、大分子改性等改性手法，以及表面改性后各种纳米Fe3O4的特征与用途前景。 关键词纳米Fe3O4 综述表面改性 1引言 四氧化三铁的性质：四氧化三铁在常温常压状态下是一种具有强磁性的黑色粉末状晶体，潮湿状态的四氧化三铁在空气中容易氧化成三氧化二铁，二价铁离子被氧化成三价铁离子。四氧化三铁具有强磁性，四氧化三铁固体具有优良的导电性。因为在磁铁矿中，由于Fe2 +与 Fe3 +在八面体位置上基本上是无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移，所以四氧化三铁固体具有优良的导电性能。X 射线研究表明，四氧化三铁是铁( III) 酸盐，即 Fe2 +( Fe3 +O2 －2)2，称为“偏铁酸亚铁”，化学式为Fe( FeO2)2。在四氧化三铁里，铁显两种价态，所以常常将四氧化三铁看成是由 FeO 与 Fe2O3组成的化合物，也可表示为 FeO·Fe2O3，但不能说是 FeO 与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。常见的天然磁铁矿中主要成分是四氧化三铁的晶体。

磁性纳米粒子的性质：纳米材料指颗粒尺寸在1-100nm间的粒子,及由其聚集而成的纳米固体材料,具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,使得其与同组成的材料相比,显示独特的光学、电学、热学、磁学、力学及化学性质。当磁性纳米材料的尺寸减小到纳米尺度时,尺寸和形状这两个关键参数强烈影响着其磁性能,使磁性纳米粒子呈现超顺磁性,高矫顽力,低居里温度和高磁化率，同时,磁性纳米粒子具有以下几方面的特性:第一,磁性纳米粒子具有可控性的粒径(从几纳米到几十纳米),小于或相当于细胞(10-100nm),病毒(20-450nm),蛋白质(5-50nm),基因(Znm宽10-100nm长)的尺度,这表明磁性纳米粒子能够接近我们所感兴趣的生物实体.事实上,它们可以被生物分子修饰后连接到生物实体上,由此提供了一种可控的标一记方法；第二，磁性纳米粒子的磁性遵从库仑定律,能够通过外加磁场加以控制；第三,磁性纳米粒子能够对磁场的周期性变化产生响应,从激励场获得能量,由此微粒能够被加热,从而可用于热疗,传输大量的热能到靶区,如肿瘤；第四,磁性纳米粒子可从尿液及大便中排泄，其中经肾脏排出较多,肠道排出较少。这也使其在工业、电子信息、生物医药等领域都有着特殊的应用。常用的磁性纳米材料有金属合金及其金属氧化物，由于镍、钴等存在毒性，在生物、医药等方面受到严格的限制，而铁的氧化物(Fe3O4,γ一Fe2O3)因其低毒(LD50约2000mg/kg体重，远远高于目前临床应用剂量）、易得等特点被广泛推用。 2四氧化三铁纳米粒子的制备方法

四氧化三铁制备化学实验

四氧化三铁制备化学实 验 https://www.sodocs.net/doc/f714219405.html,work Information Technology Company.2020YEAR

实验一：共沉淀法制备具有超顺磁性的纳米四氧化三铁粒子一、实验背景 有关纳米粒子的制备方法及其性能研究备受多学者的重视，这不仅因为纳米粒子在基础研究方面意义重大，而且在实际应用中前景广阔。在磁记录材料方面，磁性纳米粒子可望取代传统的微米级磁粉，Fe3O4超细粉体由于化学稳定性好，原料易得，价格低廉，已成为无机颜料中较重要的一种，被广泛应用于涂料，油墨等领域；而在电子工业中超细Fe3O4是磁记录材料，用于高密度磁记录材料的制备；它也是气、湿敏材料的重要组成部分。超细Fe3O4粉体还可作为微波吸收材料及催化剂。另外使用超细Fe3O4粉体可制成磁流体。 Fe3O4纳米粒子的制备方法有很多，大体分为两类：一是物理方法，如高能机械球磨法，二是化学方法，如化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、热分解法及微乳液法等。但各种方法各有利弊；物理方法无法进一步获得超细而且粒径分布窄的磁粉，并且还会带来研磨介质的污染问题；溶胶-凝胶法、热分解法多采用有机物为原料，成本较高，且有毒害作用；水热合成法虽容易获得纯相的纳米粉体，但是反应过程中温度的高低，升温速度，搅拌速度以及反应时间的长短等因素均会对粒径大小和粉末的磁性能产生影响。 本实验是采用共沉淀法（将沉淀剂加入Fe2+和Fe3+混合溶液中）制备纳米Fe3O4颗粒。该制备方法不仅原料易得且价格低廉，设备要求简单，反应条件温和（在常温常压下以水为溶剂）等优点。 二、实验目的 1、了解用共沉淀法制备纳米四氧化三铁粒子的原理和方法。 2、了解纳米四氧化三铁粒子的超顺磁性性质。 3、掌握无机制备中的部分操作。 三、实验原理 采用化学共沉淀法制备纳米磁性四氧化三铁是将二价铁盐和三价铁盐溶液按一定比例混合，将碱性沉淀剂加入至上述铁盐混合溶液中，搅拌、反应一段时间即可得纳米磁性Fe3O4粒子，其反应式如下： Fe2++2Fe3++8OH-_________Fe3O4+4H2O 四、仪器与试剂 烧杯、FeCl2·4H2O、FeCl3、氢氧化钠、柠檬酸三钠。 五、实验步骤 1、配置50 ml 1 moL 的NaOH溶液。（2g NaOH+50g H2O） 2、称取0.9925g FeCl3和1.194g FeCl2·4H2O（反应当量比为1:1）溶于30 mL 的蒸馏水中。 3、将反应溶液加热至60℃，恒温下磁力搅拌（转速约为1000rpm）。

共沉淀法制备具有超顺磁性的纳米四氧化三铁粒子

实验一：共沉淀法制备具有超顺磁性的纳米四氧化三铁粒子石朔SA13226008 石承伟SA13226024 一、实验背景 有关纳米粒子的制备方法及其性能研究备受多学者的重视，这不仅因为纳米粒子在基础研究方面意义重大，而且在实际应用中前景广阔。在磁记录材料方面，磁性纳米粒子可望取代传统的微米级磁粉，Fe3O4超细粉体由于化学稳定性好，原料易得，价格低廉，已成为无机颜料中较重要的一种，被广泛应用于涂料，油墨等领域；而在电子工业中超细Fe3O4是磁记录材料，用于高密度磁记录材料的制备；它也是气、湿敏材料的重要组成部分。超细Fe3O4粉体还可作为微波吸收材料及催化剂。另外使用超细Fe3O4粉体可制成磁流体。 Fe3O4纳米粒子的制备方法有很多，大体分为两类：一是物理方法，如高能机械球磨法，二是化学方法，如化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、热分解法及微乳液法等。但各种方法各有利弊；物理方法无法进一步获得超细而且粒径分布窄的磁粉，并且还会带来研磨介质的污染问题；溶胶-凝胶法、热分解法多采用有机物为原料，成本较高，且有毒害作用；水热合成法虽容易获得纯相的纳米粉体，但是反应过程中温度的高低，升温速度，搅拌速度以及反应时间的长短等因素均会对粒径大小和粉末的磁性能产生影响。 本实验是采用共沉淀法（将沉淀剂加入Fe2+和Fe3+混合溶液中）制备纳米Fe3O4颗粒。该制备方法不仅原料易得且价格低廉，设备要求简单，反应条件温和（在常温常压下以水为溶剂）等优点。 二、实验目的 1、了解用共沉淀法制备纳米四氧化三铁粒子的原理和方法。 2、了解纳米四氧化三铁粒子的超顺磁性性质。 3、掌握无机制备中的部分操作。 三、实验原理 采用化学共沉淀法制备纳米磁性四氧化三铁是将二价铁盐和三价铁盐溶液按一定比例混合，将碱性沉淀剂加入至上述铁盐混合溶液中，搅拌、反应一段时间即可得纳米磁性Fe3O4粒子，其反应式如下： Fe2++2Fe3++8OH- Fe3O4+4H2O 四、仪器与试剂 烧杯、FeCl2·4H2O、FeCl3、氢氧化钠、柠檬酸三钠等。 五、实验步骤 1、配置50 ml 1 moL 的NaOH溶液。（2.006g NaOH+50ml H2O） 2、称取1.057g FeCl3和1.148g FeCl2·4H2O溶于30 mL的蒸馏水中。 3、将反应溶液加热至60℃，恒温下磁力搅拌（转速约为800rpm）。 4、30 min后缓慢滴加配置的NaOH溶液，约25ml左右，待溶液完全变黑

荧光淬灭

如果这种能量传递不有效的话，可能荧光就强。另外金的plasmon也会增强荧光材料的光吸收，可能会增强荧光总强度。这两个竞争过程除了与波长有关外，朱要与距离有关，一般 5纳米是界限，距离短被淬灭 荧光淬灭有以下几种说法: 1. 动态淬灭(碰撞淬灭,淬灭剂与发光物质的激发态分子之间的相互作用) 2. 静态淬灭(发光分子基态和淬灭剂形成不发光的基态络合物) 3. 转入三重态淬灭 4. 自吸淬灭(浓度高时，自淬灭) 首先确定荧光物质是否有电性，就是说荧光物质是否带有电荷，而且贵金属，例如纳米金，在 制作过程中，表面由于有柠檬酸根而带有负电荷，可以和带正电荷的荧光物质，如带正电荷水 溶性荧光共轭聚合物，通过静电作用，而使荧光猝灭；如果带相同电荷或者一方不带电荷，猝 灭是不怎么明显的。可以这样说，这种猝灭，是通过电荷作用相互吸附在一起，你可以让两者 相互作用后，做一个TEM，就可以判断了。 荧光淬灭有动态淬灭和静态淬灭两种，稳态的荧光强度都显示出荧光强度的衰减，无法分辨， 而动态淬灭至少分裂为2个荧光寿命，意味着能量转移的发生，而静态淬灭只是淬灭剂与荧光 物结合生成非荧光物质，荧光寿命并不发生变化。 Acrylamide和碘离子分别用于疏水淬灭或亲水淬灭，测量蛋白质中Trp残基荧光淬灭的寿命，能够轻易的得知Trp残基是位于蛋白质表面还是内部。 荧光淬灭多用于分析大分子或胶体的结构或构象，用淬灭的方法研究荧光基团在分子内还是分 子表面，有个淬灭的方程，一时写不出来，大概是淬灭剂浓度和荧光变化的关系，有个K常数，和淬灭效率和荧光寿命有关，如果分子构型改变，K会变化，这样就可以用来研究某些化合物 对大分子构型或构象的影响。 荧光漂白，就是用强光把荧光素的激发态全部给消除了，有可逆和不可逆两种，可逆的漂白相 当于清理出一个没有荧光的区域，相当于荧光清零，然后再观察测量某种特定的荧光的扩散、 产生或恢复。漂白是否可以恢复依赖于荧光素的种类和漂白光强，作为副作用，荧光素的漂白 常会发生。 磁性纳米粒子猝灭量子点的荧光很早就有人研究过。 具体原因： 处于导带的电子在回到价带的过程中，由于磁性纳米粒子的存在，发生了电子转移，量子点导带的电子转移到磁性纳米粒子上，结果荧光发生猝灭。因此，通常制备的磁性-荧光双功能纳 米材料都会在量子点表面修饰一层无机壳、聚合物等材料，降低这种电子转移。

稀硝酸、浓硝酸与钠、铝、锌、铁、铅、铜、汞、银如何反应

已分享过 稀硝酸、浓硝酸与钠、铝、锌、铁、铅、铜、汞、银如何反应 稀硝酸与钠反应，生成一氧化氮、氢气和硝酸钠，并爆炸； 浓硝酸与钠反应，生成二氧化氮、少量氢气和硝酸钠，并猛烈爆炸； 稀硝酸与铝反应，生成一氧化氮、氢气和硝酸铝； 浓硝酸能使铝钝化，使一层致密的氧化膜覆盖在铝的表面，故不反应； 稀硝酸与锌反应，生成一氧化氮、氢气和硝酸锌； 浓硝酸与锌反应，生成二氧化氮、少量氢气和硝酸锌； 稀硝酸与铁反应，生成一氧化氮、氢气和硝酸亚铁； 浓硝酸能使铁钝化，使一层致密的氧化膜覆盖在铁的表面，故不反应； 稀硝酸与铅反应，生成一氧化氮、氢气和硝酸铅； 浓硝酸与锌反应，生成二氧化氮、少量氢气和硝酸铅； 稀硝酸与铜在加热的条件下反应，生成一氧化氮和硝酸铜； 浓硝酸与铜反应，生成二氧化氮和硝酸铜； 稀硝酸不与汞反应； 浓硝酸与汞反应，生成二氧化氮和硝酸汞； 稀硝酸不与银反应； 浓硝酸与银反应，生成二氧化氮和硝酸银； 铁铝和稀硝酸反应反应过程中无气体放出，为什么？ 反应后加入NaOH,先和H+反应 再和Fe3+ Al3+反应生成沉淀 再有一段加入NaOH沉淀不变化是NaOH和什么反应？ 之后和Al(OH)3反应沉淀部分溶解 NO3-氧化性强于H+，所以Fe和Al先与NO3-反应生成Fe3+，Al3+和氮的低价化合物（一般稀硝酸会生成NO,如果浓度很低也可能生成N2等，在HNO3浓度极低的情况下，会生成NH4+)。由本题题意看，应是生成了NH4+。 与碱结合生成难电离物质的能力：H+>Fe3+>Al3+,所以反应后加入NaOH,先和H+反应，再和Fe3+，Al3+反应生成沉淀。再有一段加入NaOH沉淀不变化，应为OH-和NH4+反应，生成NH3·H2O，之后NaOH和Al(OH)3反应沉淀部分溶解，生成可溶的Na[Al(OH)4]。

四氧化三铁的制备

四氧化三铁纳米片的制备及其对液体石蜡摩擦学的改性 张锡凤1)刘晓光1)程晓农2)殷恒波1)曹智娟1)郝伟1)严冲2) 1) 江苏大学化学化工学院，江苏镇江212013 2) 江苏大学材料科学与工程学院，江苏镇江212013 摘要：采用液相化学氧化法，在水体系中，以硫酸亚铁为母体，水合肼为氧化剂，加入吐温-80（Tween-80）为修饰剂，合成了厚约20nm、长约152nm的四氧化三铁纳米片。通过X-射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和高浓度激光粒度仪对四氧化三铁纳米片进行了表征。将四氧化三铁纳米片加到基础油液体石蜡（LP）中，在UNT-Ⅱ摩擦磨损实验机上考察其作为LP添加剂后的摩擦磨损性能，采用SEM分析了磨损表面形貌和表面膜元素组成及含量。结果表明：与不加四氧化三铁纳米片的LP相比，添加后较大程度的降低了摩擦系数，并获得较小的磨痕直径，显著改善了LP的摩擦性能。 关键词：四氧化三铁，纳米片，化学还原法，摩擦学 Preparation of Fe3O4 Nanopiece and Modification Tribological Property of Liquid Paraffin as Its Additive ZHANG Xifeng1, LIU Xiaoguang1, CHENG Xiaonong2, YIN Hengbo1, Cao zhijuan1, HAO Wei1, Y AN Chong2 (1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang, 212013; 2. School of Material Science and Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang, 21201 3. ) Abstract: 20nm thick and 152nm length Fe3O4Nanopieces were synthesized using ferrous sulfate as precursor in water systems, hydrazine hydrate as reductant, polyethylene sorbitan monooleate （Tween-80）as modifier. The as-prepared Fe3O4Nanopieces were characterized by transmission electron micrographs (TEM), powder X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), high concentration laser granularity scatter analyzer. The anti-wear and friction reducing performance of Fe3O4nanopieces as liquid paraffin additive was investigated on UNT-Ⅱball-on-plate friction and wear testers. The worn surface morphology and composition of surface film were analyzed by means of scanning electron microscope (SEM). Compared with pure liquid paraffin, the results indicate that the tribological property of liquid paraffin with Fe3O4 nanopieces is improved, the friction coefficients are decreased, and the worn diameter is lesser. key words: ferroso-ferric oxide; nanowires; synthesis (chemical); tribological property granularity scatter 纳米金属材料的晶粒尺寸与形貌、表面状态和微结构直接影响到纳米金属的物化性质与用途。目前纳米金属的形貌控制合成与应用研究尚处于起步阶段，通过形貌控制可选择性地合成出四面体、立方体、棒以及三棱柱等形貌、尺寸和结构可控的纳米金属，以及进行纳米分子结构的重组装是人们的研究热点，具有深远的理论意义及应用价值。 纳米Fe3O4具有与生物组织的相容性以及与尺寸和形貌有关的电学和磁学性能，使它在

四氧化三铁纳米粒子的制备和表征

太原理工大学现代科技学院 毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目： Fe3O4纳米粒子的水热合成及结构表征 毕业设计（论文）要求： 1、提高学生综合运用所学理论知识和技能去分析、解决实际问题的能力。 2、培养学生正确开展科学研究的思想和方法，树立严肃认真的工作作风。 3、培养学生查阅文献，分析资料、制定相关研究内容的能力。 4、培养学生提高分析、解决问题的能力。 5、了解Fe3O4纳米粒子的性能、制备方法及其研究现状。 6、学会使用XRD，SEM，等分析数据。 7、通过毕业设计，为今后工作中的工程设计，科学研究提供了思路，并为独立 分析问题，解决问题的能力的提高奠定基础。 毕业设计（论文）主要内容： 1、磁性纳米材料的概述，Fe3O4纳米粒子的基本介绍，Fe3O4纳米粒子的基本结构和性质及它们的制备方法和性质； 2、实验药品及材料； 3、实验样品的制备； 4、实验结果的分析；

学生应交出的设计文件（论文）： 1、毕业论文一份 2、毕业论文答辩PPT一份 3、相关外文资料及翻译稿 主要参考文献（资料）： 1、Patel D, Moon J. Y, Chang Y, Kim T. J, Lee G. H. Colloid Surf. A2008, 313-314: 91-94. 2、Zhao M, Josephson L, Tang Y, Weissleder R. Angew. Chem.Int. Ed.2003, 42: 1375-1378. 3、Mornet S, Vasseur S, Grasset F, Veverka P, Goglio G, Demourgues A, Portiera J, Pollertc E, Duguet E. Prog. Solid State Chem.2006, 34: 237-247. 4、Stevens P. D, Fan J, Gardimalla H. M. R, Yen M, Gao Y. Org. Lett.2005, 7: 2085-2088. 5、Jun Y, Choi J, Cheon J. Chem. Commun.2007, 1203-1207. 6、周志刚，廖绍彬等编著。铁氧体磁性材料[M]，科学出版社，1981. 7、Jeong U, Teng X. W, Wang Y, Yang H, Xia Y. N, Adv. Mater.2007, 19, 33. 8、Liu Y, Wang J. P, Hu M, et al. Chinese J. Appl. Chem. 2007, 24(10): 1182-1186. 9、Deacon D. A. G, Elias L. R, Madey J. M. J, Ramian G. J, Schwettnan H. A, Smith T. I, Phys. Rev. Lett. 1977, 38: 892-894. 10、Kim K. C, Phys. 2007, 4: 21-23. 11、王广厚，韩民。物理学进展，1990, 10(3): 248-269. 12、Chikazumi S, Taketomi S, Ukita M, J. Magn. Mter. 1987, 65, 245-249. 13、Lu A. H, Kiefer W, Angew. Chem. 2004, 43: 4303-4306. 14、Tsang S. C, Caps V, Angew.Chem. 2004, 116: 5645-5649. 15、Pupta A. K, Gupta M, Biomaterials. 2005, 26: 3995-4021. 16、Mornet S, Solid State Chem. 2006, 34: 237-247. 17、Li Z, Wei L, Lei H, Adv. Mater. 2005, 17: 1001-1005. 18、Hyeon T, https://www.sodocs.net/doc/f714219405.html,mun, 2003, 927.