2、磁性Fe304粒子,其反應(yīng)式如下:Fe2++Fe3++OH-→Fe(OH)2/Fe(OH)3(形成共沉淀)Fe(OH)2+Fe(OH)3→FeOOH+Fe304(pH≤7.5)FeOOH+Fe2+→Fe3O4+H+(pH≥9.2)Fe2++2Fe3++8OH-→Fe3O4+4H2O由反應(yīng)式可知,該反應(yīng)的理論摩爾比為Fe2+:Fe3+:OH-=l:2:8,但由于二價(jià)鐵離子易氧化成三價(jià)鐵離子,所以實(shí)際反應(yīng)中二價(jià)鐵離了應(yīng)適當(dāng)過量。該法的原理雖然簡單,但實(shí)際制備中還有許多復(fù)雜的中間反應(yīng)和副產(chǎn)物:Fe3O4+0.25O2+4.5H2O→3Fe(OH)3(4)2Fe3O4+0.5O2→3Fe
3、2O3(5)此外,溶液的濃度、nFe2+/nFe3+的比值、反應(yīng)和熟化溫度、溶液的pH值、洗滌方式等,均對(duì)磁性微粒的粒徑、形態(tài)、結(jié)構(gòu)及性能有很大影響。目前,納米二氧化硅主要制備方法有：以硅烷鹵化物為原料的氣相法;以硅酸鈉和無機(jī)酸為原料的化學(xué)沉淀法;以及以硅酸酯等為原料的溶膠凝膠法和微乳液法。在這些方法中,氣相法原料昂貴,設(shè)備要求高,生產(chǎn)流程長,能耗大;溶膠凝膠法原料昂貴,制備時(shí)間長;而微乳液法成本高、有機(jī)物難以去除易對(duì)環(huán)境造成污染。與上述三種方法相比,化學(xué)沉淀法具有原料來源廣泛、價(jià)廉,能耗小,工藝簡單,易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也存在產(chǎn)品粒徑大或分布范圍較寬的問題,這是由于產(chǎn)品性狀
4、在制備過程中受許多可變因素的影響。以硅酸鈉為硅源,氯化銨為沉淀劑,加入表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和乙醇,通過化學(xué)沉淀法合成了粒徑小且分布窄的納米二氧化硅。在硅酸鈉溶液中,簡單的偏硅酸離子并不存在,偏硅酸鈉的實(shí)際結(jié)構(gòu)為Na2(H2SiO4)和Na(H3SiO4),因此溶液中的負(fù)離子為H2SiO4（2-）和H3SiO4（-）。二者在溶液中皆可與氫離子結(jié)合生成硅酸。氯化銨是一種強(qiáng)酸弱堿鹽,能緩慢地釋放出H+,可以有效避免pH變化過大。另外反應(yīng)在堿性條件下進(jìn)行,反應(yīng)所生成的粒子帶負(fù)電,可吸引NH+4和溶液中的Na+形成雙電層,通過雙電層之間庫侖排斥作用,平衡離子表面電荷,
5、從而可以使粒子之間發(fā)生團(tuán)聚的引力大大降低。較高濃度硅酸鈉溶液的加入會(huì)導(dǎo)致溶液局部pH值瞬間變化較大,易導(dǎo)致粉末硬團(tuán)聚的發(fā)生。因此實(shí)驗(yàn)中采用較低濃度的硅酸鈉溶液。在反應(yīng)過程中,沉淀時(shí)pH值過小會(huì)影響產(chǎn)物的得率,再者在酸性條件下,溶液中的NH+4和Na+無法起到平衡粒子表面電荷的作用,因此將pH控制在堿性條件下。硅酸鈉在水溶液中酸化時(shí),2ONa轉(zhuǎn)化成2OH,是一種高表面積的微粒,在它的表面吸附有大量的水,如果失水,這種結(jié)合就會(huì)迅速發(fā)生,迅速增長成粗大的顆粒,因此,要在這一時(shí)期采取有效措施控制這種結(jié)合的發(fā)生。而極性分子乙醇的存在可起到隔離的作用,乙醇分子靠與頂氧生成氫鍵來阻礙頂氧形成硅
6、一氧聯(lián)結(jié),從而制得小顆粒的SiO2。SiO2在成核過程中帶負(fù)電,而CTAB是陽離子表面活性劑,在溶液中可形成膠束,吸附并包覆在微粒上,從而起到抑制晶核的生長、控制粒徑大小的作用。再者,由于CTAB的包覆,可阻止雜質(zhì)離子對(duì)SiO2的吸附,同時(shí)在高溫煅燒下,CTAB可以完全分解,不會(huì)引入雜質(zhì),從而保證了SiO2的純度。在洗滌的乙醇水溶液中也應(yīng)加入CTAB,以防因?yàn)橄礈於鴮?dǎo)致CTAB減少,最終造成團(tuán)聚的發(fā)生。二、試劑和儀器FeCl3?6H2O(AR)、FeSO4?7H2O(AR)、去離子水、0.25mol/LNaOH（AR）、0.4mol/L硅酸鈉(Na2SiO3·9H2O)（分析純）
7、、氯化銨(NH4Cl)（分析純）、無水乙醇（分析純）；控溫磁力攪拌器、pHS225型pH計(jì)、高速離心機(jī)、三口燒瓶、燒杯、量筒、玻璃棒、pH試紙三、制備〓〓【將一定量的二價(jià)鐵鹽(FeSO4·7H2O)和三價(jià)鐵鹽(FeCl3·6H2O)溶液按物質(zhì)的量比為1:2的比例混合，鐵鹽總濃度為0.5mol/L,加入到三口燒瓶中,加入200mL蒸餾水,溫度控制在(30±1)℃,在氮?dú)夥障?，再?.25mol/LNaOH緩慢滴加到三口燒瓶中至pH=10,劇烈攪拌,高溫恒溫水浴晶化一定時(shí)間?；旌弦河?/p>
