納米氧化鐵黃表面改性的研究

張學政 次樂璞 武龍飛

摘 要：由于我國納米氧化鐵黃起步較晚，技術落后發展相對緩慢，相比較納米顏料發展早且發展良好的國家還有很大的差距，雖說每年都有很過改進工藝的出現但改進點仍有局限性。其中限制納米氧化鐵黃質量的主要因素就是團聚問題。本文主要研究如何對納米鐵黃進行改性，從而改善表面質量，解決團聚問題。

關鍵詞：鐵黃;納米;改性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.008

1 引言

納米氧化鐵黃是一種被另稱為羥基鐵的顏料，化學式是α-FeOOH，納米氧化鐵黃具有特別好的耐堿、耐光、催化、磁性等等特性因此被廣泛用于醫學、顏料、氣體傳感器、催化劑、磁性記錄材料等領域中。當光照射到納米氧化鐵黃表面時，呈現為黃色透明，同時吸收紫外線，可以作為用于車漆、表面漆等[1]。我國納米氧化鐵黃工廠生產出來的商品競爭力不足無法撼動歐美等這些發達國家的氧化鐵黃商品市場的地位。所以，本文對已有工藝進行更加深入的研究，以此尋求更好的改性方法[2]。

1.1 納米氧化鐵黃的制備工藝

納米氧化鐵黃的制備總的來說納米氧化鐵黃的制備工藝主要有氯酸鈉氧化法、空氣氧化法、羰基鐵氧化法、膠體化學法等幾種。本文所用的原料納米氧化鐵黃是以硫酸亞鐵為原料，用氨水調節PH值在空氣中氧化制備[3]。

1.2 納米氧化鐵黃的表面改性工藝

納米氧化鐵黃粒子的分散為熱力學不穩定體系，且比表面很大，所以表面能也很大，增加了生產成本。通過表面改性來增加納米氧化鐵黃顏料的熱穩定性、降低粒子的表面能，使粒子分散。

2 實驗及工藝流程

2.1 實驗原料與設備

實驗原料及試劑主要有硫酸亞鐵、氨水、十二烷基苯磺酸鈉、辛酸鈉。儀器主要有：恒溫水浴鍋、天秤、JJ-1電動攪拌器。

2.2 實驗原理

將硫酸亞鐵分析純溶解在水中，制成特定濃度的FeSO4溶液。然后在溶液中加入氨水，調節溶液的PH值，通過空氣氧化制備晶體，然后在同一時間加入FeSO4溶液和氨水，使PH值保持在一定范圍內，在空氣中氧化，制得納米氧化鐵黃。

主要反應如式（1）和（2）所示：

制成的納米氧化鐵黃加入幾種改性劑進行表面改性后，經過洗滌然后在空氣中干燥，得到所需的納米氧化鐵黃顏料。

2.3 工藝流程

2.3.1 納米氧化鐵黃的制備工藝流程

將FeSO4分析純用蒸餾水溶解，制得FeSO4溶液，且保證FeSO4濃度約為4%，向溶液中滴入少量的稀硫酸調節PH值在3.2左右。再向燒杯中滴加少量的氨水調節PH，用電子攪拌器全力攪拌，調節PH值到4～6.5，制得晶種。往溶液中加入氨水維持溶液的PH值在4～6.5，反應3～4小時。隨后，過濾、干燥。

2.3.2 納米氧化鐵黃的改性工藝流程

將20.0～50.0g的納米氧化鐵黃加入150ml的水中，攪拌分散后分的納米氧化鐵黃溶液，再向納米氧化鐵黃溶液中分別添加20～50mg的改性劑，在40～70℃恒溫水浴中用電動攪拌器以250-400r/min的轉速攪拌一定時間后過濾，將過濾所得的粉體用蒸餾水洗滌3次后放在空氣中干燥，得到改性后的納米氧化鐵黃，晾干之后將改性后的納米氧化鐵黃進行裝袋備注好改性工藝，然后對這些納米氧化鐵黃進行測定，得到改性效果最好的納米氧化鐵黃。

3 實驗結果

十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）和辛酸鈉作為表面活性劑，實驗結果如圖1～2所示：

4 結論

通過上述研究，得出納米氧化鐵黃顏料表面改性的關鍵技術如下：

（1）納米氧化鐵黃表面改性工藝是用30.0g納米氧化鐵黃配置溶液加入30mg十二烷基苯磺酸鈉，在50℃恒溫水浴鍋中在300r/min轉速下攪拌反應。

（2）選用十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑，進行表面處理效果最好。

參考文獻：

[1]保積慶，沈筱芳，徐劼，易瑋佩.化學改性對納米鐵黃粉體表面及其親油化度的影響研究[J].礦物學報，2015，35（03）：293-298.

[2]張聰.從專利角度分析氧化鐵黃顏料的發展[J].信息記錄材料，2015，16（03）：31-39.

[3]謝曉翠.基于產品工程的鍍鋅鋼鐵酸洗廢液制備Fe_2O_3顏料的工藝研究[D].中國海洋大學，2015.