Triron Tetraossidoè una sostanza inorganica con la formula chimica Fe3O4, CAS 1317-61-9. È un cristallo nero con magnetismo, quindi è anche chiamato ossido di ferro magnetico. Non può essere considerato "metaferrite ferroso" [Fe (FEO2)2], né come miscela di ossido ferroso (FEO) e ossido ferrico (FE2O3), ma può essere approssimativamente considerato come un composto di ossido ferroso e ossido ferrico (FEO · Fe2O3). Questa sostanza è insolubile in acqua, soluzione alcali, etanolo, etere e altri solventi organici. L'ossido ferrico naturale è insolubile in soluzione acida ed è facile ossidarsi nell'ossido ferrico (FE2O3) nell'aria in condizioni umide. Di solito viene utilizzato come agente di pigmento e lucidatura e può anche essere utilizzato per produrre nastri audio e apparecchiature di telecomunicazione.
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Formula chimica |
Fe3O42- |
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Messa esatta |
232 |
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Peso molecolare |
232 |
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m/z |
116 (100.0%), 115 (19.1%), 116 (6.9%), 114 (1.2%) |
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Analisi elementare |
Fe, 72.36; O, 27.64 |
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Triron Tetraossido(Fe ∝ o ₄), noto anche come ossido di ferro magnetico, è un cristallo nero con proprietà magnetiche. Ha proprietà chimiche stabili e caratteristiche fisiche uniche ed è ampiamente utilizzato nella scienza, nell'industria e nella medicina.
1. Materiali magnetici e archiviazione dei dati
Il tetroxide di ferro è il materiale centrale dei media di registrazione magnetica come nastri magnetici, dischi e nuclei. Le sue proprietà magnetiche lo rendono un materiale chiave per la memorizzazione dei dati in dispositivi elettronici, come lo strato di registrazione di registratori a nastro magnetico vecchio stile e registratori video realizzati in ossido di ferro. Inoltre, l'ossido di ferro può anche essere utilizzato per produrre sensori magnetici, materiali magnetici duri, ecc. Serve come vettore per la trasmissione del segnale nelle apparecchiature di telecomunicazione, supportando lo sviluppo della tecnologia di comunicazione.
2. Mertena e lavorazione dei metalli
La magnetite naturale (contenente Fe ∝ o ₄) è un'importante materia prima per la ferratura e il ferro può essere estratta attraverso reazioni di riduzione. Nel trattamento della superficie del metallo, l'ossido di ferro forma uno strato di ossido denso sulla superficie dell'acciaio attraverso il processo di "blu" o "anneri", prevenendo la ruggine e il miglioramento della lucentezza. Questa tecnologia è ampiamente utilizzata in campi come parti automobilistiche e produzione di strumenti per estendere la durata della durata dei prodotti.
3. Pigmenti e rivestimenti
Il colore nero intenso di Fe3o4 lo rende un pigmento ideale per industrie come ceramica, materie plastiche e vernici. Ha un'eccellente resistenza alle intemperie e resistenza all'acido e alcalino, garantendo un colore del prodotto di lunga durata e stabile. Ad esempio, l'aggiunta di ossido di ferro ai rivestimenti architettonici può fornire effetti decorativi e migliorare la resistenza alla corrosione del rivestimento.
4. Abrasivi e agenti di lucidatura
L'ossido di ferro ha un'elevata durezza e può essere usato come abrasivo in campi come la lavorazione dei metalli e la lucidatura del vetro. Nel sistema di frenatura delle automobili, l'ossido di ferro viene utilizzato nella produzione di pastiglie dei freni e scarpe da freno, raggiungendo la funzione di frenatura attraverso l'attrito e la sua resistenza all'usura può ridurre l'usura del sistema di frenatura.
5. Catalizzatori e catalizzatori
L'ossido di ferro è spesso usato come catalizzatore nelle reazioni chimiche, come la desolfurizzazione, l'idrogenazione, la denitrificazione e le reazioni di ossidazione, per accelerare i tassi di reazione e aumentare i rendimenti. I suoi siti attivi di superficie sono abbondanti e possono ridurre l'energia di attivazione delle reazioni, rendendolo un importante additivo nella produzione chimica.
Campo medico: applicazioni innovative dalla diagnosi al trattamento
1. Agente di contrasto di risonanza magnetica (MRI)
Le nanoparticelle di ossido di ferro hanno superparamagnetism, che possono rapidamente magnetizzare in un campo magnetico e smagnetizzare rapidamente dopo aver rimosso il campo magnetico. Questa caratteristica lo rende il materiale preferito per gli agenti del contrasto della risonanza magnetica, che migliora il contrasto del campo magnetico locale, migliora la chiarezza dell'immagine e aiuta i medici a diagnosticare più accuratamente le malattie nel cervello, nel fegato e in altre aree.
2. Consegna di farmaci mirati magnetici
Le nanoparticelle di ossido di ferro possono essere utilizzate come portatori di farmaci per adsorbire o incapsulare farmaci in superficie e consegnarli accuratamente al sito della lesione attraverso una guida esterna del campo magnetico. Questo metodo può ridurre la distribuzione dei farmaci nei tessuti normali, ridurre gli effetti collaterali e migliorare l'efficienza del trattamento, in particolare mostrando vantaggi significativi nel trattamento del tumore.
3. Tecnologia di separazione magnetica e rilevamento
Dopo aver legame con anticorpi o ligandi specifici, le nanoparticelle di ossido di ferro possono rapidamente separare le cellule o le molecole bersaglio da campioni biologici complessi attraverso l'azione del campo magnetico.
Questa tecnologia è ampiamente utilizzata nella diagnosi della malattia e nella ricerca biologica, come l'isolamento di cellule tumorali, il rilevamento di agenti patogeni, ecc., Fornire supporto tecnico per la medicina di precisione.
4. Termoterapia magnetica
Sotto l'azione di un campo magnetico alternato, le nanoparticelle di ossido di ferro possono generare calore, che può essere utilizzato per l'ipertermia magnetica per uccidere le cellule tumorali attraverso il riscaldamento locale. Questo metodo presenta i vantaggi del trattamento non invasivo e preciso, che può ridurre i danni ai tessuti normali circostanti ed è una tecnologia emergente nel campo del trattamento tumorale.
5. Biomarcatori e rilevamento
Le nanoparticelle di ossido di ferro possono fungere da biomarcatori per il monitoraggio del movimento delle cellule, monitorare i processi di rilascio dei farmaci e rilevare sostanze chimiche o biomolecole specifiche nel corpo. Ad esempio, nella gestione del diabete, può essere utilizzato per monitorare i livelli di glucosio nel sangue in tempo reale e fornire supporto ai dati per il trattamento personalizzato.
Campi tecnologici emergenti: espansione transfrontaliera dall'energia alla protezione ambientale
1. Materiali di accumulo di energia
Il tetroxide di ferro ha sia conducibilità che magnetismo e può essere utilizzato per preparare dispositivi di accumulo di energia ad alte prestazioni come supercapacutori e batterie agli ioni di litio. La sua superficie specifica elevata e l'energia superficiale possono migliorare l'accumulo di energia e il rilascio dell'efficienza, ad esempio, come materiale di elettrodo negativo nelle batterie agli ioni di litio, può migliorare le prestazioni di carica e scarica della batteria.
2. Catalizzatori e fotocatalizzatori
Fe3o4 di dimensioni nano ha un'elevata attività catalitica e può essere utilizzata in campi di protezione ambientale come il degrado degli inquinanti organici, la scissione dell'acqua per la produzione di idrogeno, ecc. Dopo essere stati combinati con altri materiali a semiconduttore, le sue prestazioni fotocatalitiche sono significativamente migliorate. Ad esempio, può rimuovere in modo efficiente ioni di metalli pesanti e inquinanti organici nel trattamento delle acque reflue, migliorando la qualità dell'acqua.
3. Materiali assorbenti e tecnologia invisibile
Le nanoparticelle di ossido di ferro hanno eccellenti proprietà assorbenti e possono essere utilizzate per preparare materiali anti UV e materiali assorbenti a microonde. Nel campo militare, come componente chiave dei rivestimenti invisibili,Triron Tetraossidopuò ridurre i segnali di riflessione radar di aeromobili, navi e altre attrezzature e migliorare le capacità di sopravvivenza del campo di battaglia.
4. Materiali e sensori di tenuta
Il fluido magnetico formato dalla dispersione dell'ossido di ferro nel liquido può essere utilizzato per la tenuta di gas e vuoto di strumenti di precisione e apparecchiature aerospaziali.
Le sue proprietà magnetiche e la fluidità possono anche essere utilizzate per produrre sensori di pressione, sensori di temperatura e sensori di campo magnetico, ottenendo una misurazione accurata di varie quantità fisiche.
4. Anti Controfeit e sicurezza dei dati
Utilizzando le proprietà magnetiche di etichette Fe3O4, Inchiostro anti-CounterFit e anti-banco-banco possono essere preparati per l'identificazione anti-banco di prodotto. Nel campo della conservazione dei dati, la sua dimensione di particelle in nanoscala e l'elevata coercività possono migliorare il rapporto segnale-rumore dei materiali di registrazione magnetica, aumentare la densità di conservazione e la velocità di lettura/scrittura dei media come dischi rigidi e nastri magnetici.
1. Metodo di precipitazione
Il metodo di precipitazione è il metodo più comunemente usato per preparare nano particelle a causa della sua semplice operazione, a basso costo, ad alta purezza e composizione uniforme, che è adatto per la produzione su larga scala. Allo stesso tempo, la dispersione di nanoparticelle può essere migliorata aggiungendo disperdenti organici o agenti complessanti alla miscela di precipitazione e può essere superato lo svantaggio di un facile agglomerato di nanoparticelle. I metodi di precipitazione comuni comprendono la coprecipitazione, le precipitazioni idrolitiche, le precipitazioni ultrasoniche, la soluzione di sale alcolico e la decomposizione dei chelati.
Con metodo di coprecipitazione, i precipitanti vengono aggiunti alla soluzione contenente vari cationi per consentire a tutti gli ioni di precipitare completamente. Al fine di ottenere precipitazioni uniformi, la soluzione salina contenente vari cationi viene generalmente aggiunta lentamente all'eccessivo precipitatore per l'agitazione, in modo che la concentrazione di tutti gli ioni superi notevolmente la concentrazione di equilibrio delle precipitazioni e tutti i componenti siano separati contemporaneamente in proporzione per quanto possibile.
Il suo principio è Fe2++2 fe3++8 oh -→ Fe3O4+4H2O.
Il rapporto molare di Fe2+e Fe3+ha un effetto diretto sulla struttura cristallina delle nano particelle preparate con il metodo di precipitazione; Il valore del pH della soluzione, la concentrazione di ioni e la temperatura di reazione influenzano tutte le dimensioni delle particelle. Il problema principale del metodo di precipitazione è come preparare le nanoparticelle con una struttura a cristallo singolo e la dimensione uniforme delle particelle controllando le condizioni di reazione. Devono essere considerati anche la filtrazione e il lavaggio del precipitatore esterno.
Il Fe3O4Le nanoparticelle ottenute con il metodo della coprecipitazione sono per lo più sferiche nella struttura e di piccole dimensioni (5-10 nm). Tuttavia, a causa della bassa temperatura della reazione, la cristallinità delle particelle ottenute è relativamente scarsa. Inoltre, il nano fe3O4Le particelle preparate con questo metodo sono facili da agglomerarsi tra le particelle durante il lavaggio, il filtraggio e l'asciugatura, che influenzeranno le prestazioni di NanoTriron Tetraossido.
Il metodo di precipitazione dell'idrolisi è rilasciare OH- mediante idrolisi delle sostanze alcaline. Le sostanze alcaline comuni includono urea, esametilene diammina, ecc. Queste sostanze rilasciano OH- lentamente, che favorisce la formazione di nanoparticelle uniformi durante la preparazione di nano fe3O4 particelle. In generale, questo metodo può produrre nanoparticelle con una distribuzione di particelle da 7 nm a 39 nm.
L'ecografia può produrre un effetto di cavitazione nel solvente e la bolla della cavitazione ha generato collasso in un tempo molto breve di 10-11 secondi, generando una temperatura elevata di circa 5000k nella bolla. Rispetto alla tradizionale tecnologia di agitazione, questa serie di cavitazione è più facile da ottenere una miscelazione uniforme mesoscopica, eliminare l'irregolazione della concentrazione locale, migliorare la velocità di reazione, stimolare la formazione di nuove fasi e può anche svolgere un ruolo di taglio nell'agglomerazione, che è favorevole alla formazione di piccole particelle. L'applicazione della tecnologia ad ultrasuoni non ha requisiti speciali sulle proprietà del sistema, purché vi sia un mezzo liquido per la trasmissione dell'energia. Vijayakumar. R et al. Utilizzato la radiazione di ecografia ad alta intensità per preparare la FE superparamagnetica3O4 particelle con dimensioni delle particelle di 10 nm dalla soluzione di acetato ferrico.
Usando l'effetto di riduzione della ionizzazione dell'acetato di sodio in acqua per generare acetato, Fe è stato parzialmente ridotto a Fe a circa 180 gradi in un reattore ad alta pressione. Yonghui Deng e altri riscaldati Fecl3acetato di sodio ed etilenglicole in un reattore ad alta pressione a 200 gradi per 8 ore per preparare Fe superparamagnetica3O4 nanoparticelle.
Il principio di questo metodo è che ioni metallici e ligandi appropriati formano un complesso stabile a temperatura ambiente. Alla temperatura appropriata e al valore del pH, il complesso viene distrutto. Gli ioni metallici vengono nuovamente rilasciati e reagiscono con ioni OH nella soluzione e precipitatori e ossidanti esterni per generare ossidi di metallo insolubili, idrossidi, sali e altri precipitati di diversa valenza. Ulteriori trattamenti possono produrre nanoparticelle di determinate dimensioni o persino forma.
2. Metodo idrotermico (solvotermico):
La reazione idrotermale (solvotermica) è un termine generale per le reazioni chimiche effettuate ad alta temperatura e ad alta pressione nei fluidi come la soluzione acquosa (solvente organico) o il vapore. Il metodo idrotermico è una sorta di sintesi per la preparazione di nano polvere sviluppata negli ultimi dieci anni.Triron TetraossidoPreparato con questo metodo ha dimensioni di piccole particelle, dimensioni uniformi delle particelle, nessuna necessità di pretrattamento di calcinazione ad alta temperatura e può realizzare il doping ionico multivalente. Tuttavia, il metodo idrotermico richiede l'uso di apparecchiature ad alta temperatura e ad alta pressione, quindi il costo di questo metodo è elevato ed è difficile ottenere una produzione su larga scala.
Nanometro FE3O4Preparato con il metodo idrotermico utilizza principalmente sali di ferro inorganico (FECL3 · 6H2O, fecl2 · 4H2O, Feso4) e sali di ferro organico (Ferrocene Fe (C5H5)2) come precursori, idrazina, polietilenglicole, PVP, ecc. Come tensioattivi ed è sintetizzato in soluzione alcalina al di sotto di 200 gradi.
Shouheng Sun preparato Fe superparamagnetico3O4particelle con dimensioni controllabili delle particelle mediante metodo idrotermico. Innanzitutto, Fe3O4Le particelle con una dimensione delle particelle di 4nm sono state preparate usando Fe (ACAC) 3 come sorgente FE, quindi Fe3O4Le nanoparticelle con una dimensione delle particelle di 4nm sono state preparate controllando il tempo di mantenimento e altri fattori.
Zhen Li et al. ha riferito che Fe3O4Le nanoparticelle sono state preparate usando FECL comune3 · H2O come precursore anziché Fe costoso (ACAC)3.
Yadong Li et al. ha riferito che Monodisperse Fe3O4Le nanoparticelle sono state preparate con FECL3 · 6H2O, NAAC, EG e PEG come materie prime e la dimensione delle particelle era regolabile.
3. Metodo di microemulsione:
Il metodo di microemulsione si riferisce alla formazione di lozione da due solventi immiscibili sotto l'azione del tensioattivo, cioè le molecole anfifiliche dividono il mezzo continuo in piccoli spazi per formare un micro reattore, in cui i reagenti reagiscono per generare una fase solida. A causa della limitazione del micro reattore in nucleazione, crescita dei cristalli, coalescenza, clustering e altri processi, si formano nano particelle con uno strato di tensioattivo e una certa struttura condensata e morfologia.
La preparazione del catalizzatore di nanometri per metodo di micro lozione presenta i vantaggi di apparecchiature semplici, lievi condizioni sperimentali e dimensioni controllabili delle particelle, che è incomparabile ad altri metodi. Pertanto, è diventata una tecnologia molto interessante nella sintesi di nano catalizzatori. La ricerca sulla preparazione del catalizzatore nano con il metodo di micro lozione si concentra principalmente sul controllo della dimensione delle particelle, mentre la ricerca sul controllo della monodispersità delle particelle è relativamente inferiore.
4. Metodo Gel SOL
Questo metodo utilizza l'idrolisi e la polimerizzazione di alcossidi metallici per preparare il sol uniforme di ossidi metallici o idrossidi di metallo, quindi lo condensa in gel trasparente. Il gel viene essiccato e trattato termicamente per preparare polvere ultrafina di ossido. Lo svantaggio del metodo Gel SOL è che l'uso di alcossidi metallici come materie prime porta a costi elevati e a lungo ciclo di sintesi nel processo di gelificazione. Allo stesso tempo, non è stata segnalata l'applicazione del metodo sol-gel per preparare nanoparticelle con dimensioni delle particelle inferiori a 100 nm.
Inoltre, altri metodi di preparazione come metodo a microonde, metodo precursore del carbonilico pirolitico, metodo ultrasonico, metodo di ossidazione dell'aria, metodo di riduzione della pirolisi, metodo di riduzione del poliolo, ecc.
Il Fe nero3O4Le nanoparticelle possono essere ottenute aggiungendo Feso4Soluzione alla soluzione di ammoniaca nel forno a microonde per 8 secondi. Alivasatos et al. Monodisperse preparato - Fe3O4Nanoparticelle, da allora, questo metodo è stato ampiamente utilizzato nella preparazione di nanoparticelle di ossido magnetico monodisperse. Liu et al. Nanoparticelle magnetiche FEPT preparate con un diametro di 3nm usando il metodo di riduzione del poliolo e la reazione di riduzione dell'acetilacetona ferrosa e dell'acetilacetona di platino nella fase liquida ad alta temperatura. Le particelle erano monodisperse sotto la protezione del tensioattivo. Meng Zhe et al. preparato con successoTriron Tetraossidopolvere ultrafina con alta purezza, forte magnetismo e distribuzione sferica mediante induzione di ossidazione e ossidazione dell'aria di Fe (OH)2sospensione a temperatura ambiente con pH =10 circa.
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