性質
物理性質
紅至紅棕色粉末。無臭。不溶於水、
有機酸和
有機溶劑。溶於無機酸。有α-型(正磁性)及γ-型(反磁性)兩種類型。乾法生產的產品一般細度在1μm以下。對光、熱、空氣穩定。對酸、鹼較穩定。著色力強。折射率3.042。熔點1550℃,約於1565℃分解。
化學性質
具有氧化性:
製備方法
製備方法有
濕法和乾法。濕法製品結晶細小、顆粒柔軟、較易研磨,易於作顏料。乾法製品結晶大、顆粒堅硬,適宜作磁性材料、拋光
研磨材料。
濕法
將一定量的5%硫酸亞鐵溶液迅速與過量氫氧化鈉溶液反應(要求鹼過量 0.04~0.08g/mL),在常溫下通入空氣,使之全部變為紅棕色的氫氧化鐵膠體溶液,作為沉積氧化鐵的晶核。以
晶核為載體,以
硫酸亞鐵為介質,通入空氣,在75~85℃,在金屬鐵存在下,硫酸亞鐵與空氣中氧氣作用生成氧化鐵(即鐵紅)沉積在晶核上,溶液中的硫酸根又與金屬鐵作用重新生成硫酸亞鐵,硫酸亞鐵再被空氣氧化成鐵紅繼續沉積,這樣循環至整個過程結束,生成紅色氧化鐵。
乾法
硝酸與鐵反應生成
硝酸亞鐵,經冷卻結晶、脫水乾燥,經研磨後在600~700℃煅燒8~10h,在經水洗、乾燥、粉碎製得氧化鐵紅產品。
也可以
氧化鐵黃為原料,經600~700℃煅燒製得氧化鐵紅。
主要用途
磁性材料
磁性氧化鐵粒子由於其特殊的超順磁性,在巨磁電阻、磁性液體和磁記錄、軟磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探測器等方面具有廣闊的套用前景。錄像磁帶一般使用針狀鐵或氧化鐵磁性超微粒,而納米氧化鐵是新型
磁記錄材料。
軟磁鐵氧體在無線電通訊、廣播電視、自動控制、宇宙航行、雷達導航、測量儀表、計算機、印刷、家用電器以及生物醫學領域均得到了廣泛套用。
顏料領域
氧化鐵作為顏料廣泛用於高檔
汽車塗料、
建築塗料、
防腐塗料、
粉末塗料,是較好的環保塗料,全世界氧化鐵系顏料的年用量超過100萬t,僅次於鈦白,居無機顏料的第二位。用氧化鐵作為顏料,既保持了一般無機顏料良好的耐熱性、耐候性和吸收紫外線等優點,又能很好地分散在油性載體中,用它調製的塗料或油墨具有令人滿意的透明度。利用具有半導體特性的氧化鐵等做成塗料,由於具有較高的導電特性,能起到靜電禁止作用。
氧化鐵是玻璃生產中常用的著色劑。氧化鐵著色的玻璃既能吸收紫外線又吸收紅外線,因而廣泛用於製造吸熱玻璃、太陽鏡玻璃、工業
防護眼鏡玻璃以及軍用防紅外塗料。同時具有價格低廉,吸收熱線以及紫外線的功能。
此外,國外也大量使用
氧化鐵顏料作木材塗裝的著色劑及保護劑。使用透明氧化鐵顏料代替傳統顏料可保留木材清晰的木紋,而本身很高的耐光性又使家具顏色經久不變。陽光中的紫外線能使木材的木質素分解而破壞細胞結構,導致木材老化,而納米氧化鐵顏料由於顆粒細小、分布均勻,不會散射光線,且吸收紫外線輻射,因而可起到保護木材的作用。
催化領域
α-Fe
2O
3粉體粒子具有巨大的比表面,表面效應顯著,是一種很好的催化劑。由於氧化鐵粒子細小,表面所占的體積百分數大,表面的鍵態和電子態與顆粒內部不同,表面原子配位不同等導致表面的活性位增加。用納米 α-Fe2O3粒子製成的催化劑的活性、選擇性都高於普通的催化劑,且壽命長、易操作。納米 α-Fe
2O
3已直接用作
高分子聚合物氧化、還原及合成的催化劑,當其用於石油提煉時可使裂解速度提高 1~5 倍,以其作為固體燃燒劑的催化劑可使燃燒速度較普通燃燒劑的燃燒速度提高 1~10 倍,這對製造高性能火箭及飛彈十分有利。
生物醫學及其它領域
納米氧化鐵在藥用膠囊、藥物合成、生物醫學技術等領域發揮著重要的作用。
α-Fe
2O
3除了在
磁性材料、顏料、催化領域、生物醫學領域得到套用外,在其它領域中也有廣泛的套用前景。例如,納米級氧化鐵對 Cr(Ⅵ)具有較好的吸附作用,吸附效率高,吸附時間短,而且可以回收並重複使用,對於處理環境污水中的 Cr(Ⅵ),具有一定的套用價值;用納米
α-Fe
2O
3製成的氣敏材料,具有回響速度快、選擇性強、靈敏度高、穩定性好等特點;在製備透明氧化鐵時,若嚴格控制砷和重金屬的含量,則可用於食品、化妝品等行業;由於透明氧化鐵具有透明著色、耐酸耐鹼而又無毒的特性,也可作為罐頭蓋內壁的塗料,在美國有著大量的套用。