空气氧化法在低于65℃合成磁铁矿

1、空气氧化法在低于65C合成磁铁矿M. TABATA 等段曦东译摘要：研究了空气氧化法在低于65C湿法合成磁铁矿。在PH =9 , 20-65C中空气氧化二价 铁离子的碱性悬浮物制备了磁铁矿。在65C以下，碱性悬浮物的强力氧化不生成磁铁矿， 而生成氢氧化铁。悬浮物的温和氧化生成单相铁氧体。当反应温度降低时，形成磁铁矿单相 的氧咕咆率也降低。氧化速率的温度依赖性在低温下的由此引起。氧化氢氧化亚铁释放的亚 铁离子氧化成三价铁离子，形成氢氧化铁。1.引言用湿法制备了尖晶石铁氧体(MxFe3xO4,M为二价铁离子，0 x1)细颗粒。方法如 下：二价铁离子和非铁进金属盐溶解在无O2-和CO2的蒸馏水中，通

2、过鼓入空气，它们的 氢氧化物在大约65C氧化。(1-4)在这个温度以下，产物不是尖晶石铁氧体单相，而是 氧化氢氧化物或者他们的混合物。最近，我们发现并且报道了通过在65 C以下氧化亚铁离子和二价金属离子的碱性悬浮 液 得到了一些尖晶石铁氧体(磁铁矿，Mn (II)代磁铁矿，Ni (II)代磁铁矿)(5, 6)。 通过在温和氧化条件下氧化亚铁离子和二价金属离的氢氧化物制备了单相尖晶石铁氧体。 在本文，报道了反应温度和反应产物的关系。2实验：A化学试剂所有使用的化学试剂是分析纯的，从Waka Pure Chemical Industries Ltd 公司买到。通 过将N2通过蒸馏水30分钟以上得到

3、无氧和。2水。将氢氧化纳溶入物无O2-和CO2蒸馏 水中制备氢氧化纳溶液。B反应程序将硫酸亚铁溶入无O2-和CO2蒸馏水中，加入氢氧化纳溶液将反应溶液的PH值调节到 9。反应温度调节到5-65C,将纯氧鼓泡通入溶液，氧流量调节为50cm3/min。测定了时间 PH值和氧化还原势。用丙酮和蒸馏水洗涤了沉积物。用x射线衍射仪(Rigaku RAD-2 ) 和红外线谱(JASCO FT/IR 800)测试产物的结构。3结果和讨论图1图2是产物的x射线谱和红外光谱。图表明了在20C为磁铁矿单相，在10C为磁铁 矿和氢氧化铁的混合物。结果表明在10C以下，不仅磁铁矿而且形成了纤铁矿和/或Gothite.

4、 在15 C以下不仅磁铁矿而且Gothite也是主要产物，表明在20C以下目前的条件下，融解 在反应溶液中的氧含量如此之高，以至主要反应不是磁铁矿的形成，而是亚铁离子在溶液中 氧化成铁离子，很容易形成氢氧化铁。10 *co8010 *co802e（CuKa）/dcg图1 在10 C和20C合成的产物的X射线衍射谱（。：磁铁矿，gothite ; 纤铁矿）10 *cWAvenunibtf / cm图2在10 C和2（TC合成的产物的红外光谱（。：磁铁矿，gothite ;纤铁矿）图3 ORP的时间变化图3是在1050C反应 时 的ORP的变化。在50 C反铁映60分钟后，ORP快速上升； 而在1

5、0CORP以超过两个阶段上升。反应中的ORP的一步上升表明了反映溶液中的压亚铁 离子保持恒定(在ORP快速上升之前)。在所有的亚铁离子形成磁铁矿后，ORP随着铁离子 的浓度的上升而上升。ORP的阶段式的上升表明反映不是单调的。在低温，氢氧化亚铁氧 化释放的亚铁离子很容易地为溶液中的氧氧化成铁离子；在高温下，亚铁离子的氧化率小。 可以推如下地反映途径：Fc(OH)j + (0)-Fe(H) and Fc(lH) ios (1) TOC o 1-5 h z Fe(11) F句O. + H*(2)Fc(Il) 4-(0)TFc(lH)(3)Fe(Ill) + (0j 4 011今FeO(OH) +

6、H(4)在温度低于20C反应(1) (3) (4)式主要，而在温度高于30C反映(1) (2)是主要 的。4.结论在低于65C的温度和PH=9时通过氧化氢氧化亚铁合成了磁铁矿。在低温下，氧气 的 鼓泡率影响反应产物，在高于30 C而且鼓泡率为50cm3min-i时得到单相磁铁矿。参考文献:M. Kjyamaf Bull. Chcau So. Jpn. 47,1647 (1974).T. Katsura, Y, Tamaura and G, S. Chyo( Bull. Chem $oc. Jpn. 52t 96 (1979).K. Kaneko and T+ Kahura, Bull. Chemr Soc. Jpn. S2, 747(1979).N. Horlishit Doctor DiswralioOf Tokyo Institute of Technology； Japan, 1999.M. Tabkta, T. Chohji an