Rautaoksidijauheen kattava opas
1. Johdanto
Rautaoksidijauhe on epäorgaaninen yhdistelmäjauhe- joka koostuu raudasta ja hapesta, pääasiassa kolmessa yleisessä muodolla: Fe₂o₃ (hematiitti) , Fe₃o₄ (magnetiitti) ja Feo (Wüstiitti) . Näitä jauheita käytetään laajasti teollisuudessa, tutkimuksessa, lääketieteellisissä ja ympäristöaloilla niiden kemiallisen stabiilisuuden, magneettisten ominaisuuksien, korkean lämpötilan resistenssin ja ympäristöystävällisten ominaisuuksien vuoksi.
Kemiallisesti, Fe₂o₃ on punainen ja tiheys on noin 5,24 g/cm³ ja sulatuspiste 1565 ° C; Fe₃o₄ on musta ja magneettinen, tiheys on 5,18 g/cm³ ja sulamispiste 1597 ° C; Feo on musta, tiheys 5,7 g/cm³ ja hapettuu helposti fe₃o₄: ksi.
Perinteisten rautaoksidijauheiden hiukkaskoko on alueella 1–10 μm, kun taas nano-asteikko Rautaoksidijauhe Voi olla alle 100 nm, mikä lisää tietyn pinta -alaa välillä 10 m²/g - yli 100 m²/g. Hiukkaskoko vaikuttaa suoraan katalyysin, magneettisten materiaalien, biolääketieteen kuvantamisen ja vedenkäsittelyn suorituskykyyn.
Verrattuna muihin metallioksideihin (kuten alumiinioksidi tai titaanioksidi), Rautaoksidijauhe on useita etuja:
- Säädettävä magnetismi: Fe₃o₄ can achieve superparamagnetism through particle size control, suitable for magnetic separation and biomedical imaging.
- Korkea ympäristöystävällisyys: Vapaa raskasmetalleja, jotka ovat ihanteellisia vedenkäsittelyyn ja ympäristön kunnostamiseen.
- Korkea lämmönvakaus: Vakaa jopa 1500 ° C: seen, sopii korkean lämpötilan teollisuusprosesseihin.
Yhteenvetona, Rautaoksidijauhe on monitoiminen, viritettävä ja laajalti sovellettava epäorgaaninen materiaali. Tässä artikkelissa tutkitaan sen synteesimenetelmiä, nanoteknologiasovelluksia, vedenkäsittelyä, pinnoitteita, katalyyttejä ja tulevia kehityssuuntauksia.
2. rautaoksidijauheen synteesimenetelmät
Suorituskyky Rautaoksidijauhe riippuu suurelta osin sen synteesimenetelmästä. Eri menetelmät tuottavat jauheita, joilla on eroja hiukkaskokoon, puhtauteen, morfologiaan, magneettisuuteen ja pinta -alaan. Yleisiä menetelmiä ovat kemiallinen samanaikainen saostus, hydroterminen/solvoterminen, sool-geeli ja korkean lämpötilan kiinteiden tilanreaktiot.
2,1 Kemiallinen yhdessä
Periaate: Rautasuolat (FECL₃ ja FECL₂) saostetaan emäksisissä olosuhteissa muodostaen Fe₃o₄ tai Fe₂o₃ -jauhe.
- Lämpötila: 20–80 ° C
- PH: 9–11
- Reaktioaika: 1–4 tuntia
Ominaisuudet:
- Hiukkaskoko: 10–50 nm, säädettävä lämpötilan ja pH: n mukaan
- Magnetismi: kyllästymismagnetointi 60–80 emu/g
- Edut: Yksinkertainen, edullinen, sopiva laajamittaiseen tuotantoon
- Haitat: Hiukkaskokojakauma hieman epätasainen, voi vaatia lämmityksen jälkeistä käsittelyä
2.2 Hydroterminen/liuotterminen menetelmä
Periaate: Rautaoksidijauheet syntetisoidaan suljetussa reaktorissa korkeassa lämpötilassa ja paineessa, jota käytetään usein nanojauheissa.
- Lämpötila: 120–250 ° C
- Paine: 1–10 MPa
- Reaktioaika: 6–24 tuntia
Ominaisuudet:
- Tasainen hiukkaskoko: 5–20 nm
- Erityinen pinta -ala: 50–150 m²/g
- Edut: hallittavissa oleva koko, tasainen morfologia, säädettävä magneettisuus
- Haitat: Korkeat laitekustannukset, pitkä tuotantojakso
2.3 Sool-geeli-menetelmä
Periaate: Metallilisuolat tai alkoksidit läpikäyvät hydrolyysin ja kondensaation tasaisten rautaoksidiprekursorien muodostamiseksi, jotka kuivataan ja kalsinoidaan jauheeksi.
- Esiastepitoisuus: 0,1–1 mol/l
- Kuivauslämpötila: 80–120 ° C
- Kalsinoinnin lämpötila: 300–700 ° C
Ominaisuudet:
- Hiukkaskoko: 20–80 nm
- Korkea puhtaus: ≥99%
- Edut: tasainen, sallii doping- ja komposiittivalmisteen
- Haitat: monimutkainen prosessi, korkeammat kustannukset
2.4 Korkean lämpötilan kiinteän tilan menetelmä
Periaate: Rautasuolat tai oksidit reagoivat vuon kanssa korkeassa lämpötilassa rautaoksidijauheen tuottamiseksi.
- Lämpötila: 800–1200 ° C
- Reaktioaika: 2–6 tuntia
Ominaisuudet:
- Hiukkaskoko: 1–10 μm
- Korkea magneettinen vakaus
- Edut: Soveltuu teollisuuden tuotantoon
- Haitat: hiukkaskoko vaikea hallita, matala pinta -ala
2.5 Vertailutaulukko
| Menetelmä | Hiukkaskoko | Erityinen pinta -ala (m²/g) | Magnetismi (emu/g) | Edut | Haitat |
|---|---|---|---|---|---|
| Kemiallinen saostuminen | 10–50 nm | 30–80 | 60–80 | Yksinkertainen, edullinen | Hiukkaskoko hieman epätasainen |
| Hydroterminen | 5–20 nm | 50–150 | 50–70 | Yhtenäinen, hallittavissa oleva | Korkeat laitekustannukset |
| Sol-Gel | 20–80 nm | 40–100 | 40–60 | Korkea puhtaus, yhtenäinen | Monimutkainen prosessi |
| Korkean tason kiinteä valtio | 1–10 μm | 5–20 | 70–80 | Teollisuusasteikko | Suuri hiukkaskoko, matala pinta -ala |
3. Nanoteknologian sovellukset
Nano-mittakaava Rautaoksidijauhe on laajat sovellukset ainutlaatuisten fysikaalis -kemiallisten ominaisuuksien vuoksi. Mikromittakaavan jauheisiin verrattuna nano-rautaoksidijauheella on suurempi pinta-ala, hallittavissa oleva hiukkaskoko ja säädettävä magnetismi, joka tarjoaa etuja biolääketieteellisissä, magneettisten erotuksissa, katalyysissä ja anturisovelluksissa.
3.1 Hiukkaskoko ja pinta -ala
| Tyyppi | Hiukkaskoko | Erityinen pinta -ala | Kyllästymismagnetointi (emu/g) |
|---|---|---|---|
| Mikrojauhe | 1–10 μm | 5–20 m²/g | 70–80 |
| Nanojauhe | 5–50 nm | 50–150 m²/g | 40–70 (säädettävä) |
3.2 Biolääketieteelliset sovellukset
- MRI -kontrastiagentti: 10–20 nm hiukkaset, 50–60 EMU/G -kylläisyysmagnetointi
- Huumeiden toimitus: 20–35% huumeiden lastausaste
- Superparamagnetismi: Hiukkaset <20 nm reagoivat magneettikenttiin, mutta niillä ei ole jäännösmagnetismia
3.3 Ympäristö- ja teollisuusnano -sovellukset
- Magneettinen erotus: AS (iii) ~ 25 mg/g, pb (ii) ~ 30 mg/g; 90% adsorptio 60 minuutissa
- Katalyyttituki: Korkea pinta -ala, joka sopii Fenton -reaktioon ja orgaaniseen epäpuhtauksien hajoamiseen
3.4 Suorituskyvyn viritys
- Hiukkaskokojen hallinta lämpötilan, pH: n, esiasteen pitoisuuden kautta
- Pinnan modifikaatio silaani-, PEG- tai biomolekyyleillä
- Magneettisuuden viritys Fe³⁺/Fe²⁺ -suhteen ja kalsinoinnin kautta
4. Levitykset vedenkäsittelyssä
Rautaoksidijauhe käytetään laajasti vedenkäsittelyssä raskasmetallien, arseenin, väriaineiden ja orgaanisten epäpuhtauksien poistamiseksi, ja se voidaan yhdistää magneettiseen erotukseen tehokkaan kierrätyksen kannalta.
4.1 Heavy Metal Adsorption
| Metal | Nanojauhe -adsorptiokyky (mg/g) | Mikrojauheen adsorptiokyky (mg/g) | Poistotehokkuus (nano) |
|---|---|---|---|
| PB (II) | 30–35 | 10–15 | 95–98% |
| CD (II) | 20–25 | 8–12 | 90–95% |
| As (iii) | 25 | 8 | 92–96% |
4.2 Orgaanisen epäpuhtauden heikkeneminen
Nano -rautaoksidijauhe voi tuottaa aktiivisia radikaaleja fentonissa tai fotokatalyyttisissä reaktioissa vähentämään väriaineita ja orgaanisia aineita.
- Pinta -ala: 50–150 m²/g
- Reaktioaika: 30–60 min 95%: n hajoamiseen
- Optimaalinen pH: 3–7
- Mikrojauheet: 60–70% hajoaminen> 120 minuutissa
4.3 Magneettinen erotus
| Jauhetyyppi | Kyllästymismagnetointi (emu/g) | Erotteluaika | Uudelleenkäyttöajat |
|---|---|---|---|
| Nano fe₃o₄ | 50–70 | <5 min | ≥10 |
| Mikrofe₃o₄ | 70–80 | 10–20 min | ≤5 |
5. Sovellukset pinnoitteissa ja pigmenteissä
Rautaoksidijauhe käytetään laajasti pinnoitteissa sen kemiallisen stabiilisuuden, vaalean ja elinvoimaisten värejen vuoksi.
5.1 Väri- ja optiset ominaisuudet
| Tyyppi | Kemiallinen kaava | Väri | Pigmentin levitys |
|---|---|---|---|
| Hematiitti | Fe₂o₃ | Punainen | Arkkitehtoniset pinnoitteet, maalit, taidepigmentit |
| Magnetiitti | Fe₃o₄ | Musta | Korroosiokeskeiset pinnoitteet, teollisuuskerrokset |
| Wüstite | Feo | Harmaa-musta | Sekoitettu pigmentit, erikoispinnoitteet |
5.2 Hiukkaskoko ja hajonta
| Hiukkaskoko | Hajaantuvuus | Pinnoitteen sileys | Opasiteetti |
|---|---|---|---|
| 0,1–1 μm | Erinomainen | Korkea | Korkea |
| 1–3 μm | Hyvä | Keskipitkä | Keskipitkä |
| 3–5 μm | Keskimäärin | Matala | Matala-Medium |
5.3 Kemiallinen vastus ja lämpöstabiilisuus
| Jauhetyyppi | Vakaa lämpötila | Piirteet |
|---|---|---|
| Fe₂o₃ | ≤1565 ° C | Väri stable, high-temperature resistant |
| Fe₃o₄ | ≤1597 ° C | Musta, corrosion-resistant coatings |
| Feo | ≤1377 ° C | Käytetään pigmentin sekoittamisessa |
6. Katalyysisovellukset
Rautaoksidijauhe käytetään katalyyttinä sen korkean pinta -alan, viritettävän magneettisuuden ja kemiallisen stabiilisuuden vuoksi.
6.1 Katalyyttiset perusominaisuudet
| Indikaattori | Rautaoksidijauhe | Mikrorautaoksidijauhe |
|---|---|---|
| Hiukkaskoko | 5–50 nm | 1–10 μm |
| Pinta -ala (m²/g) | 50–150 | 5–20 |
| Aktiivinen sivuston tiheys | Korkea | Matala |
| Katalyyttinen tehokkuus | Korkea | Keskipitkä-Low |
| Magneettinen erotus | Nopea (<5 min) | Hidas (10–20 min) |
| Uudelleenkäyttöajat | ≥10 | ≤5 |
7. Tuleva kehitys
Tulevaisuuden trendit Rautaoksidijauhe Keskity nanorakenteisiin, pintamuutokseen, ympäristöystävälliseen synteesiin ja älykkäisiin sovelluksiin.
7.1 Nanorakenne ja korkea suorituskyky
| Indikaattori | Nykyinen taso | Tuleva potentiaali |
|---|---|---|
| Hiukkaskoko | 10–50 nm | 5–20 nm |
| Pinta -ala | 50–150 m²/g | 100–200 m²/g |
| Kyllästymismagnetointi | 50–70 emu/g | 60–80 emu/g |
| Katalyyttinen/adsorptiotehokkuus | 80–95% | 90–99% |
7.2 Pintamuutos ja komposiitit
| Muutos | Edut | Sovellukset |
|---|---|---|
| Polymeeripäällyste | Parantunut hajaantuvuus | Huumeiden toimitus, ympäristöadsorptio |
| Silaanimuutos | Parannettu lämpöstabiilisuus | Korkea-temperature coatings, catalyst support |
| Komposiitioksidit | Parantunut katalyyttinen aktiivisuus | Fenton -reaktio, vedyn tuotanto |
7.3 Ympäristöystävällinen ja kestävä kehitys
- Matalan lämpötilan synteesi (<200 ° C)
- ≥10 uudelleenkäyttöjaksoja
- Raskasmetalliton, vihreä materiaali
7.4 Älykkäät sovellukset
- Magneettisesti kontrolloitu älykäs materiaalit lääkkeiden etävapauttamiseksi tai vedenkäsittelyä varten
- Nanokatalyysi integroitu mikroreaktoriin korkean tehokkuuden jatkuvia reaktioita varten
8. Johtopäätös
- Synteesi: Useita menetelmiä hiukkasten koon ja suorituskyvyn tarpeiden tyydyttämiseksi
- Nanoteknologiasovellukset: MRI, lääkkeen toimitus, magneettinen erotus, katalyysi
- Vedenkäsittely: korkea adsorptio, magneettinen erotus, uudelleenkäytettävä
- Pinnoitteet ja pigmentit: Väri vakaa, hajaantuva, kestävä
- Katalyysi: korkeat aktiiviset kohdat, jotka sopivat ammoniakkiin, vetyyn, jäteveden hajoamiseen
Tulevaisuuden kehitys parantaa suorituskykyä ja sovelluksia tekemällä Rautaoksidijauhe keskeinen monitoiminen epäorgaaninen materiaali.
Faq
Faq 1: What are the main applications of Iron Oxide Powder?
Rautaoksidijauhe on monitoiminen epäorgaaninen materiaali, jolla on sovellukset:
- Nanoteknologia: MRI -kontrastiaineet, kohdennettu lääkkeen annostelu, magneettinen erotus (5–50 nm hiukkaset, 50–150 m²/g pinta -ala)
- Vedenkäsittely: Poista raskasmetallit ja orgaaniset aineet; magneettinen palautus ja kierrätys
- Pinnoitteet ja pigmentit: vakaa väri, lämpö ja valonkestävyys
- Katalyysi: ammoniakkisynteesi, vedyn tuotanto, orgaaninen jäteveden hajoaminen
Deqing Demi Pigment Technology Co., Ltd erikoistuu epäorgaanisiin rautaoksidien pigmentti- ja kehitys- ja tuotantoon, joka tarjoaa punaisia, keltaisia, mustia, ruskeita, vihreitä, oransseja ja sinisiä pigmenttejä vakiona, mikronisoidussa ja matalan raskaan metallisarjassa.
Faq 2: How to choose the right particle size and type of Iron Oxide Powder?
- Nanojauhe (5–50 nm): Magneettinen erotus, nanokatalyysi, lääketieteellinen
- Mikrojauhe (1–10 μm): pinnoitteet, pigmentit, teollisuuskatalyysi
- Tyyppi: Fe₂o₃ (red, stable), Fe₃O₄ (black, magnetic), FeO (gray-black, mixed pigment)
Deqing Demi Pigment Technology Co., Ltd Tarjoaa kolme sarjaa rautaoksidijauhetta, jotka on räätälöity hiukkasten kokoa, pinta-alaa ja raskasmetallipitoisuutta varten, varmistaen soveltuvuuden tutkimukseen ja teollisiin sovelluksiin keskittyen ympäristöystävälliseen ja turvalliseen tuotantoon.
Faq 3: What are the environmental and sustainability advantages of Rautaoksidijauhe ?
- Myrkytön ja ympäristöystävällinen, turvallinen vedenkäsittelyyn
- Korkea uudelleenkäyttöaste: Nano Fe₃o₄ voidaan kierrättää magneettisesti ≥10 kertaa
- Raskasmetallien ja orgaanisten aineiden korkea adsorptio ja katalyyttinen tehokkuus
Deqing Demi Pigment Technology Co., Ltd täyttää aktiivisesti sosiaalisen vastuun keskittyen ympäristönsuojeluun, tuotantoturvallisuuteen ja työntekijöiden terveyteen. Sen korkean suorituskyvyn rautaoksidijauhe koskee teollisuutta, tutkimusta ja ympäristönsuojelua. Deqing Hele New Material Technology Co Ltd Onko kauppayhtiö käsittelemään tuotteiden jakelua ja asiakaspalvelua.
