空氣氧化法在低于65℃合成磁鐵礦

空氣氧化法在低于65°C合成磁鐵礦M.TABATA等段曦東譯摘要：研究了空氣氧化法在低于65C濕法合成磁鐵礦。在PH=9,20-65C中空氣氧化二價(jià)鐵離子的堿性懸浮物制備了磁鐵礦。在65C以下，堿性懸浮物的強(qiáng)力氧化不生成磁鐵礦，而生成氫氧化鐵。懸浮物的溫和氧化生成單相鐵氧體。當(dāng)反應(yīng)溫度降低時(shí)，形成磁鐵礦單相的氧咕咆率也降低。氧化速率的溫度依賴性在低溫下的由此引起。氧化氫氧化亞鐵釋放的亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，形成氫氧化鐵。1.引言用濕法制備了尖晶石鐵氧體(MFe3O4,M為二價(jià)鐵離子，0《x《1)細(xì)顆粒。方法如x3-x下：二價(jià)鐵離子和非鐵進(jìn)金屬鹽溶解在無O2-和CO2的蒸餾水中，通過鼓入空氣，它們的氫氧化物在大約65C氧化。(1—4)在這個(gè)溫度以下，產(chǎn)物不是尖晶石鐵氧體單相，而是氧化氫氧化物或者他們的混合物。最近，我們發(fā)現(xiàn)并且報(bào)道了通過在65C以下氧化亞鐵離子和二價(jià)金屬離子的堿性懸浮液得到了一些尖晶石鐵氧體(磁鐵礦，Mn(II)代磁鐵礦，Ni(II)代磁鐵礦)(5,6)。通過在溫和氧化條件下氧化亞鐵離子和二價(jià)金屬離的氫氧化物制備了單相尖晶石鐵氧體。在本文，報(bào)道了反應(yīng)溫度和反應(yīng)產(chǎn)物的關(guān)系。2實(shí)驗(yàn)：A化學(xué)試劑所有使用的化學(xué)試劑是分析純的，從WakaPureChemicalIndustriesLtd公司買到。通過將N2通過蒸餾水30分鐘以上得到無氧和CO2水。將氫氧化納溶入物無02-和CO2蒸餾水中制備氫氧化納溶液。B反應(yīng)程序?qū)⒘蛩醽嗚F溶入無O2-和CO2蒸餾水中，加入氫氧化納溶液將反應(yīng)溶液的PH值調(diào)節(jié)到9。反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)到5—65°C,將純氧鼓泡通入溶液，氧流量調(diào)節(jié)為50cm3/min。測(cè)定了時(shí)間PH值和氧化還原勢(shì)。用丙酮和蒸餾水洗滌了沉積物。用x射線衍射儀(RigakuRAD-2)和紅外線譜(JASCOFT/IR-00)測(cè)試產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。3結(jié)果和討論圖1圖2是產(chǎn)物的x射線譜和紅外光譜。圖表明了在20C為磁鐵礦單相，在10C為磁鐵礦和氫氧化鐵的混合物。結(jié)果表明在10C以下，不僅磁鐵礦而且形成了纖鐵礦和/或Gothite.在15C以下不僅磁鐵礦而且Gothite也是主要產(chǎn)物，表明在20C以下目前的條件下，融解在反應(yīng)溶液中的氧含量如此之高，以至主要反應(yīng)不是磁鐵礦的形成，而是亞鐵離子在溶液中氧化成鐵離子，很容易形成氫氧化鐵。o w*c?！璍o20*C20 40 60 BO2&（CuKu）/dcg圖1在10°C和20°C合成的產(chǎn)物的X射線衍射譜（O：磁鐵礦，?gothite;?纖鐵礦）圖2在10C和20C合成的產(chǎn)物的紅外光譜（O：磁鐵礦，?gothite;?纖鐵礦）Rc?etion\\mtfmln圖3ORP的時(shí)間變化圖3是在10—50°C反應(yīng)時(shí)的0RP的變化。在50°C反鐵映60分鐘后，0RP快速上升；而在10C0RP以超過兩個(gè)階段上升。反應(yīng)中的ORP的一步上升表明了反映溶液中的壓亞鐵離子保持恒定(在ORP快速上升之前)。在所有的亞鐵離子形成磁鐵礦后，ORP隨著鐵離子的濃度的上升而上升。0RP的階段式的上升表明反映不是單調(diào)的。在低溫，氫氧化亞鐵氧化釋放的亞鐵離子很容易地為溶液中的氧氧化成鐵離子；在高溫下，亞鐵離子的氧化率小可以推如下地反映途徑：Fc(OHh十(O) -> Fe(H)and Fc(lH)ioos(1)TOC\o"1-5"\h\zFe(11)<-氏(1【】)+ OH- -> F5O*斗 (2)Fc(Il)4-(0) 9 Fc(lH) (3)Fe(Ill)+(0)4011' 兮 FeO(OH) +H" (4)在溫度低于20C反應(yīng)(1)(3)(4)式主要，而在溫度高于30C反映(1)(2)是主要的。4．結(jié)論在低于65C的溫度和PH=9時(shí)通過氧化氫氧化亞鐵合成了磁鐵礦。在低溫下，氧氣的鼓泡率影響反應(yīng)產(chǎn)物，在高于30C而且鼓泡率為50cm3min-i時(shí)得到單相磁鐵礦。參考文獻(xiàn)：M.KJyamatBullChem.Soti?Jpn.47f1647(1974).T.Kaisura,Y,TamauraandG.S.Chy?Bull?Chem.SocJpik52t96(197刃.K.KanekoandT+KabuiajBulLChemrSoc.Jpn.52P747(1979).N.HoriisbLDoctorDisseralion^TokyoInstituteofTechnology；Japan,1999.Tabaka,TfChohjiand