트리 아이언 테트라 옥사이드화학적 공식 Fe3O4, CAS 1317-61-9를 갖는 무기 물질이다. 자성이있는 검은 색 결정이므로 자성 산화철이라고도합니다. 그것은 "철도 메타 페라이트"로 간주 될 수 없다 [Fe (feo2)2], 또는 철 산화물 (Feo) 및 황제 (Fe)의 혼합물로서2O3), 그러나 그것은 대략 산화 철과 황제 제 2 철분의 화합물로 간주 될 수 있습니다 (Feo · Fe2O3). 이 물질은 물, 알칼리 용액, 에탄올, 에테르 및 기타 유기 용매에 불용성이 있습니다. 천연 산화 제 2 철은 산 용액에 불용성이며, 산화 제 2 철으로 산화하기 쉽습니다 (Fe.2O3) 습한 조건 하에서 공기 중. 일반적으로 안료 및 연마제로 사용되며 오디오 테이프 및 통신 장비를 만드는 데 사용될 수도 있습니다.
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화학식 |
Fe3O42- |
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정확한 질량 |
232 |
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분자량 |
232 |
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m/z |
116 (100.0%), 115 (19.1%), 116 (6.9%), 114 (1.2%) |
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원소 분석 |
Fe, 72.36; o, 27.64 |
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트리 아이언 테트라 옥사이드자성 산화철으로도 알려진 (Fe ∝ o ∝)은 자기 특성을 가진 검은 색 결정입니다. 그것은 안정적인 화학적 특성과 고유 한 물리적 특성을 가지고 있으며 과학, 산업 및 의학에서 널리 사용됩니다.
1. 자기 재료 및 데이터 저장
철 테트 록 사이드는 자기 테이프, 디스크 및 코어와 같은 자기 기록 매체의 핵심 재료입니다. 자기 특성은 구식 자기 테이프 레코더의 기록 층 및 산화철로 만든 비디오 레코더와 같은 전자 장치의 데이터 저장을위한 핵심 재료입니다. 또한, 산화철은 또한 자기 센서, 단단한 자성 재료 등을 제조하는 데 사용될 수 있습니다. 통신 기술 개발을 지원하는 통신 장비에서 신호 전송을위한 캐리어 역할을합니다.
2. 아이언 메이킹 및 금속 가공
천연 마그네타이트 (Fe ∝ o ₄ 함유)는 철제 제작을위한 중요한 원료이며, 철도 반응을 통해 철을 추출 할 수 있습니다. 금속 표면 처리에서, 산화철은 "블루 링"또는 "검은 색"공정을 통해 강철 표면에 밀집된 산화물 층을 형성하여 녹을 방지하고 광택을 향상시킨다. 이 기술은 자동차 부품 및 공구 제조와 같은 분야에서 제품의 서비스 수명을 연장하기 위해 널리 사용됩니다.
3. 안료와 코팅
FE3O4의 깊은 검은 색은 도자기, 플라스틱 및 페인트와 같은 산업에 이상적인 색소입니다. 기상 저항과 산 및 알칼리 저항성이 뛰어나 오래 지속되고 안정적인 제품 색상을 보장합니다. 예를 들어, 건축 코팅에 산화철을 첨가하면 장식적인 효과를 제공하고 코팅의 부식성을 향상시킬 수 있습니다.
4. 연마제 및 연마제
산화철은 경도가 높으며 금속 가공 및 유리 연마와 같은 필드에서 연마제로 사용될 수 있습니다. 자동차의 제동 시스템에서, 산화철은 브레이크 패드 및 브레이크 슈즈 제조에 사용되며 마찰을 통해 제동 기능을 달성하며 내마모성은 제동 시스템의 마모를 줄일 수 있습니다.
5. 촉매 및 촉매
산화철은 종종 반응 속도를 가속화하고 수율을 증가시키기 위해 탈황, 수소화, 탈질 및 산화 반응과 같은 화학 반응에서 촉매로 사용됩니다. 표면 활성 부위는 풍부하고 반응의 활성화 에너지를 줄여 화학 생산에 중요한 첨가물이 될 수 있습니다.
의료 분야 : 진단에서 치료에 이르기까지 혁신적인 응용
1. 자기 공명 영상 (MRI) 조영제
산화철 나노 입자는 초 경증 마그네시즘을 가지고 있으며, 이는 자기장에서 빠르게 자화 할 수 있으며 자기장을 제거한 후 빠르게 탈기 할 수 있습니다. 이 특성은 국소 자기장 대비를 향상시키고 이미지 선명도를 향상 시키며 의사가 뇌, 간 및 기타 영역의 질병을보다 정확하게 진단하는 데 도움이되는 MRI 조영제에 선호되는 재료입니다.
2. 자기 표적 약물 전달
산화철 나노 입자는 표면에 약물을 흡착하거나 캡슐화하는 약물 담체로서 사용될 수 있으며 외부 자기장 안내를 통해 병변 부위로 정확하게 전달할 수있다. 이 방법은 정상 조직에서 약물의 분포를 줄이고, 부작용을 줄이며, 치료 효율을 향상시킬 수 있으며, 특히 종양 치료에서 중요한 이점을 보여줄 수 있습니다.
3. 자기 분리 및 탐지 기술
특정 항체 또는 리간드와 결합 한 후, 철 산화물 나노 입자는 자기장 작용을 통해 복잡한 생물학적 샘플로부터 표적 세포 또는 분자를 빠르게 분리 할 수있다.
이 기술은 질병 진단 및 암 세포 분리, 병원체 검출 등과 같은 생물학적 연구에 널리 사용되어 정밀 의학에 대한 기술적 지원을 제공합니다.
4. 자기 열 요법
교류 자기장의 작용하에, 산화철 나노 입자는 열을 생성 할 수 있으며, 이는 자기 고열이 국소 가열을 통해 종양 세포를 죽이는 데 이용 될 수있다. 이 방법은 비 침습적 및 정확한 치료의 장점을 가지고 있으며, 이는 주변 정상 조직의 손상을 줄일 수 있으며 종양 치료 분야에서 새로운 기술입니다.
5. 바이오 마커 및 감지
산화철 나노 입자는 세포 운동을 추적하고 약물 방출 과정을 모니터링하며 신체의 특정 화학 물질 또는 생체 분자를 검출하기위한 바이오 마커로서 작용할 수있다. 예를 들어, 당뇨병 관리에서는 혈당 수준을 실시간으로 모니터링하고 개인화 된 치료에 대한 데이터 지원을 제공하는 데 사용할 수 있습니다.
신흥 기술 분야 : 에너지에서 환경 보호로 경계 교차 확장
1. 에너지 저장 재료
철 테트 록 사이드는 전도도와 자기를 모두 가지고 있으며, 수퍼 커패시터 및 리튬 이온 배터리와 같은 고성능 에너지 저장 장치를 준비하는 데 사용할 수 있습니다. 높은 특이 적 표면적과 표면 에너지는 에너지 저장 및 방출 효율을 향상시킬 수 있으며, 예를 들어 리튬 이온 배터리의 음성 전극 재료로서 배터리의 충전 및 배출 성능을 향상시킬 수 있습니다.
2. 촉매 및 광촉매
나노 크기의 FE3O4는 높은 촉매 활성을 가지며 유기 오염 물질의 저하, 수소 생산을위한 물 분할 등과 같은 환경 보호 필드에서 사용될 수 있습니다. 다른 반도체 재료와 결합 된 후, 광 촉매 성능은 상당히 향상됩니다. 예를 들어, 폐수 처리에서 중금속 이온과 유기 오염 물질을 효율적으로 제거하여 수질을 향상시킬 수 있습니다.
3. 재료 및 스텔스 기술 흡수
산화철 나노 입자는 우수한 흡수 특성을 가지며 항 UV 재료 및 마이크로파 흡수 물질을 제조하는 데 사용될 수 있습니다. 군사 분야에서 스텔스 코팅의 핵심 요소로서트리 아이언 테트라 옥사이드항공기, 선박 및 기타 장비의 레이더 반사 신호를 줄이고 전장 생존 능력을 향상시킬 수 있습니다.
4. 밀봉 재료 및 센서
액체에 산화철을 분산시킴으로써 형성된 자기 유체는 정밀 기기 및 항공 우주 장비의 가스 및 진공 밀봉에 사용될 수있다.
자기 특성 및 유동성은 또한 압력 센서, 온도 센서 및 자기장 센서를 제조하는 데 사용될 수 있으며 다양한 물리적 수량의 정확한 측정을 달성 할 수 있습니다.
4. 대조 위조 및 데이터 보안
Fe3O4의 자기 특성을 활용함으로써, 항-카운터 잉크 잉크 및 항-카운터링 레이블은 제품 방지 식별 식별을 위해 준비 될 수있다. 데이터 저장 분야에서 나노 스케일 입자 크기와 높은 강압은 자기 기록 재료의 신호 대 잡음비를 향상시키고, 스토리지 밀도를 높이고, 하드 디스크 및 자기 테이프와 같은 미디어의 읽기/쓰기 속도를 향상시킬 수 있습니다.
1. 강수량
강수량 방법은 간단한 작동, 저렴한 비용, 고순도 및 균일 한 조성으로 인해 나노 입자를 제조하는 데 가장 일반적으로 사용되는 방법이며, 이는 대규모 생산에 적합합니다. 동시에, 나노 입자의 분산은 유기 분산제 또는 복합제를 침전 혼합물에 첨가함으로써 개선 될 수 있으며, 나노 입자의 쉬운 응집의 단점을 극복 할 수있다. 일반적인 침전 방법에는 공동 보상, 가수 분해 침전, 초음파 침전, 알코올 염 용액 및 킬레이트 분해가 포함됩니다.
공동 검색 방법에 의해, 침전제는 모든 이온이 완전히 침전 될 수 있도록 다양한 양이온을 함유하는 용액에 첨가된다. 균일 한 침전을 얻기 위해, 다양한 양이온을 함유하는 염 용액은 일반적으로 교반을 위해 과도한 침전기에 천천히 첨가되므로 모든 이온의 농도는 침전의 평형 농도를 크게 초과하고 모든 성분이 가능한 한 동시에 분리된다.
그것의 원칙은 Fe입니다2++2 fe3++8 오 -→ Fe3O4+4H2O.
Fe의 몰비2+그리고 Fe3+침전 방법에 의해 제조 된 나노 입자의 결정 구조에 직접적인 영향을 미칩니다. 용액의 pH 값, 이온 농도 및 반응 온도는 모두 입자의 크기에 영향을 미칩니다. 강수량 방법의 주요 문제는 반응 조건을 제어함으로써 단결정 구조 및 균일 입자 크기로 나노 입자를 제조하는 방법이다. 외부 침전기의 여과 및 세척도 고려해야합니다.
Fe3O4Coprecipitation 방법에 의해 얻어진 나노 입자는 대부분 구조가 구형이며 크기가 작다 (5-10nm). 그러나, 반응의 저온으로 인해, 수득 된 입자의 결정도는 상대적으로 나쁘다. 또한, 나노 Fe3O4이 방법에 의해 제조 된 입자는 세척, 여과 및 건조 동안 입자들 사이에서 응집하기 쉽습니다. 이는 나노의 성능에 영향을 미칩니다.트리 아이언 테트라 옥사이드.
가수 분해 강수량은 OH를 방출하는 것입니다- 알칼리성 물질의 가수 분해에 의해. 일반적인 알칼리성 물질에는 요소, 헥사 메틸렌 디아민 등이 포함됩니다.이 물질은 OH에 방출됩니다.- 천천히, 이것은 나노 Fe를 준비 할 때 균일 한 나노 입자의 형성에 도움이됩니다.3O4 입자. 일반적으로,이 방법은 입자 분포가 7 nm 내지 39 nm의 나노 입자를 생성 할 수있다.
초음파는 용매에서 캐비테이션 효과를 생성 할 수 있고, 캐비테이션 기포는 10-11 초의 매우 짧은 시간에 붕괴되어 기포에서 약 5000K의 고온을 생성합니다. 전통적인 교반 기술과 비교할 때,이 일련의 캐비테이션은 중배엽 균일 혼합을 달성하고, 국소 농도 불만을 제거하고, 반응 속도를 향상 시키며, 새로운 단계의 형성을 자극하며, 응집에서 전단 역할을 할 수 있으며, 이는 작은 입자의 형성에 도움이됩니다. 초음파 기술의 적용은 에너지 전송을위한 액체 매체가있는 한 시스템의 특성에 대한 특별한 요구 사항이 없습니다. Vijayakumar. R et al. 고강도 초음파의 방사선을 사용하여 초마자기 Fe를 준비했습니다.3O4 제 2 철 아세테이트 용액으로부터 10 nm의 입자 크기를 갖는 입자.
아세테이트를 생성하기 위해 물에서 나트륨 아세테이트 이온화의 환원 효과를 사용함으로써, Fe는 고압 반응기에서 약 180도에서 Fe로 부분적으로 감소시켰다. Yonghui Deng과 다른 사람들은 FECL을 가열했습니다3초 고압기 FE를 준비하기 위해 8 시간 동안 200도에서 고압 반응기에서 나트륨 아세테이트 및 에틸렌 글리콜3O4 나노 입자.
이 방법의 원리는 금속 이온과 적절한 리간드가 실온에서 안정적인 복합체를 형성한다는 것이다. 적절한 온도와 pH 값에서 복합체는 파괴됩니다. 금속 이온은 다시 방출되어 용액 및 외부 침전기 및 산화제에서 OH 이온과 반응하여 불용성 금속 산화물, 수산화물, 염 및 다른 원자가의 다른 침전물을 생성한다. 추가 처리는 특정 크기 또는 심지어 모양의 나노 입자를 생성 할 수 있습니다.
2. 열수 (Solothermal) 방법 :
열수 (용액) 반응은 수용액 (유기 용매) 또는 증기와 같은 유체의 고온 및 고압에서 수행되는 화학 반응에 대한 일반적인 용어입니다. 열수 적 방법은 최근 10 년 동안 개발 된 나노 분말을 제조하기위한 일종의 합성이다.트리 아이언 테트라 옥사이드이 방법에 의해 제조 된 것은 작은 입자 크기, 균일 입자 크기, 고온 소환 전처리가 필요하지 않으며, 다중 이온 도핑을 실현할 수있다. 그러나 열수 방법은 고온 및 고압 저항성 장비를 사용해야 하므로이 방법의 비용은 높고 대규모 생산을 달성하기가 어렵습니다.
나노 미터 Fe3O4열수 적 방법에 의해 제조 된 것은 주로 무기 철 염 (FECL3 · 6H2O, FECL2 · 4H2오, FESO4) 및 유기 철 염 (Ferrocene FE (c5H5)2) 전구체로서, 히드라진, 폴리에틸렌 글리콜, PVP 등은 계면 활성제로서, 200도 미만의 알칼리성 용액에서 합성된다.
Shouheng Sun을 준비한 초라라기성 Fe3O4열수 방법에 의한 제어 가능한 입자 크기를 갖는 입자. 먼저, Fe3O44nm의 입자 크기를 갖는 입자는 Fe (ACAC) 3을 Fe 소스로 사용하여 제조 한 다음 Fe를 준비시켰다.3O4입자 크기가 4nm 인 나노 입자를 유지 시간 및 기타 인자를 제어함으로써 제조 하였다.
Zhen Li et al. Fe3O4나노 입자를 일반적인 FECL을 사용하여 제조 하였다3 · H2o 비싼 Fe (ACAC) 대신 전구체로3.
Yadong Li et al. monodisperse fe3O4나노 입자를 FECL로 제조 하였다3 · 6H2O, NAAC, EG 및 PEG는 원료로서, 입자 크기를 조절할 수 있었다.
3. 미세 에멀젼 방법 :
마이크로 에멀젼 방법은 계면 활성제의 작용하에 2 개의 불완전한 용매에 의한 로션의 형성을 지칭한다. 핵 생성에서의 미세 반응기의 한계, 결정 성장, 유착, 클러스터링 및 기타 공정, 계면 활성제 층을 갖는 나노 입자 및 특정 응축 구조 및 형태가 형성된다.
마이크로 로션 방법에 의한 나노 미터 촉매의 제조는 간단한 장비, 가벼운 실험 조건 및 제어 가능한 입자 크기의 장점을 가지고 있으며, 이는 다른 방법과 비교할 수 없습니다. 따라서, 그것은 나노 촉매의 합성에서 매우 흥미로운 기술이되었습니다. 마이크로 로션 방법에 의한 나노 촉매의 제조에 대한 연구는 대부분 입자 크기의 제어에 중점을 두는 반면, 입자 단 분산의 제어에 대한 연구는 상대적으로 적다.
4. 졸 겔 방법
이 방법은 금속 알 옥사이드의 가수 분해 및 중합을 사용하여 금속 산화물 또는 금속 수산화물의 균일 한 용액을 제조 한 다음 투명 겔에 응축시킨다. 겔을 건조시키고 열 처리하여 산화 초박형 분말을 제조한다. SOL 겔 방법의 단점은 원료로서 금속 알 콕 시드를 사용하면 겔링 공정에서 높은 비용과 긴 합성 사이클을 초래한다는 것이다. 동시에, 100 nm 미만의 입자 크기를 갖는 나노 입자를 제조하기위한 졸-겔 방법의 적용은보고되지 않았다.
또한, 마이크로파 방법, 불분해 카르 보닐 전구체 방법, 초음파 방법, 공기 산화 방법, 열분해 감소 방법, 폴리올 감소 방법 등과 같은 다른 제조 방법이 연속적으로보고되었다.
검은 Fe3O4나노 입자는 FESO를 추가하여 얻을 수 있습니다48 초 동안 전자 레인지 오븐의 암모니아 용액에 대한 솔루션. Alivasatos et al. 준비된 단 분산 -Fe3O4나노 입자, 그 이후로,이 방법은 단 분산 자기 산화 나노 입자의 제조에 널리 사용되어왔다. Liu et al. 고온 환원 방법을 사용하고 고온 액체상에서 철제 아세틸 아세토 네이트 및 백금 아세틸 아세토 네이트의 환원 반응을 사용함으로써 3nm의 직경을 갖는 FEPT 자기 나노 입자를 제조 하였다. 입자는 계면 활성제의 보호하에 단 분산이었다. Meng Zhe et al. 성공적으로 준비했습니다트리 아이언 테트라 옥사이드Fe (OH)의 산화 유도 및 공기 산화에 의한 고순도, 강한 자기 및 구형 분포를 갖는 초음파 분말2pH =10 정도의 실온에서 현탁액.
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