铁基氧化物的制备与性能研究

发布时间：2020-04-12 14:43

【摘要】：本文通过真空熔炼法制备钛铁和锆铁原子比为1:3的钛铁合金和锆铁合金,采用电化学法在无机电解液中直接阳极氧化金属铁、钛铁合金和锆铁合金,得到铁基氧化物粉体;同时采用化学共沉淀法制备氧化铁粉体以及钛铁和锆铁原子比为1:3的复合氧化物粉体;分别利用SEM、XRD、Uv-Vis、FTIR、XPS、VSM等分析手段对所制备的铁基氧化物粉体的形貌、结构、吸附性能、热再生性能、磁学性能等进行了系统研究。1.采用真空熔炼的方法制备钛铁和锆铁原子比为1:3的钛铁合金和锆铁合金,在含NH_4Cl和(NH_4)_2SO_4(体积比为2:1)的无机溶液中采用阳极氧化法制备铁基氧化物粉体,通过调控反应温度、电压等工艺条件获得最佳形貌的粉体;采用化学共沉淀法制备氧化铁粉体以及钛铁和锆铁原子比为1:3的复合氧化物粉体,并对比了两种方法所制备的粉体的形貌特点。2.对两种方法制备的样品的相组成进行了研究。新制备的样品多为无定型结构,随着退火温度的升高,样品的晶化程度显著提高。两种方法制备的样品的相组成和晶粒尺寸差别不大,但化学共沉淀法制备的样品的晶化温度明显高于阳极氧化法所制备的样品。3.探索了铁基氧化物粉体对茜素红、中性红、甲基蓝、甲基橙、酚酞和苯酚的吸附性能,结果表明吸附性能与样品的组成、制备方法、煅烧温度、有机物的种类密切相关,采用共沉淀法制备的经350℃退火的钛铁复合氧化物粉体对茜素红的吸附性能最好,吸附率高达94.3%,吸附容量为47.15 mg/g。4.对氧化铁以及钛铁复合氧化物吸附染料后的热再生性能的研究表明,在500℃煅烧2 h的条件下,样品完全可以热再生,随着热再生实验次数的增加,样品对染料的吸附性能逐渐减弱,而后趋于稳定。5.制备方法和样品成分对样品的磁学性质有明显影响,与氧化铁粉体相比,复合氧化物粉体的矫顽力和剩磁有所下降;制备方法和钛锆离子的掺入对样品的光学吸收性能和光学^/隙都有一定的影响。
【图文】：

晶体结构

控制反应时的电压和温度，将反应后所得的溶液经过滤、洗涤、最后得到氧化铁粉体。该法实验设备简单、易操作和控制、制备出的样环境污染小。化钛纳米材料的性质及应用化钛的基本特性化钛（TiO2）是金属钛的一种氧化物，，作为一种典型的半导体材料，T力强、催化活性高以及稳定的物理化学性质。目前，TiO2已经广泛地应涂料、耐高温玻璃的制造等领域[24-27]。的晶体结构主要有锐钛矿型、板钛矿型和金红石型。经过不同温度的热的三种晶型会相互转变，高温状态下的 TiO2晶体结构一般是金红石型结构的TiO2不稳定，因此，对TiO2的研究主要集中在金红石和锐钛矿上[2锐钛矿的差别主要在于八面体的畸变程度和相互连接的方式，晶体结构，基本物理特性如表 1.2 所示。

晶胞结构,单斜,氧化锆,陶瓷材料

图 1.2 氧化锆的晶胞结构（a）单斜，（b）四方，（c）立方Fig.1.2 Cell structure of ZrO2(a) monoclinic, (b) tetragonal, (c) cubic氧化锆的三种晶型在一定条件下可相互转化，是一个可逆的相变过程。在不同温产生相结构转变的关系为：2 纳米氧化锆的应用作为一种重要的结构材料和功能材料，氧化锆是最早被发现并获得应用的一种离电陶瓷。在氧传感器、热力学检测以及高温燃料电池等方面获得了一定的应用和。此外，氧化锆还广泛用于催化剂、固体电解质、陶瓷材料、光致发光材料、热层材料、耐火材料、传感器和生物医学等各个领域[41, 44]。陶瓷材料中的应用单斜 m -ZrO2四方 t-ZrO2立方 c-ZrO21170 ℃950 ℃2370 ℃2680 ℃
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF64

【参考文献】