【摘 要】
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在更加温和而环保的条件下实现对目标材料的高效控制合成是材料化学界永恒不变的主题之一。本工作以氯化铁作铁源,分别在有机胺、尿素和无机碱的水溶液体系借助环氧丙烷（PO）的开环作用实现了具有不同形貌特征的高质量单晶α-Fe2O3在80℃的控制合成,在对其合成规律和控制参数借助XRD、SEM、TEM、N2吸附和TG等技术进行系统表征的基础上,将α-Fe2O3的合成温度进一步下探至60℃,同时对其在模拟染料
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在更加温和而环保的条件下实现对目标材料的高效控制合成是材料化学界永恒不变的主题之一。本工作以氯化铁作铁源,分别在有机胺、尿素和无机碱的水溶液体系借助环氧丙烷（PO）的开环作用实现了具有不同形貌特征的高质量单晶α-Fe2O3在80℃的控制合成,在对其合成规律和控制参数借助XRD、SEM、TEM、N2吸附和TG等技术进行系统表征的基础上,将α-Fe2O3的合成温度进一步下探至60℃,同时对其在模拟染料废水中的吸附性能进行了初步的评价,主要的研究内容如下:1、在FeCl3·6H2O-H2O-PO体系中,通过引入小分子有机胺,包括乙胺、丁胺、己胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、丁二胺和己二胺,实现了α-Fe2O3的合成由无有机胺存在时的100℃降至80℃,说明PO促使铁盐水解的开环作用及其最初形成的β-Fe OOH向α-Fe2O3的转化由于有机胺的存在而加速,但仅有有机胺而没有PO或仅有PO而缺乏有机胺时均不可能在80℃下实现α-Fe2O3的控制合成,且该合成体系中所涉及的反应似乎很少受溶剂性质的影响,极性的、非极性的甚至是有机胺本身的宽范围浓度调节均可实现具有不同形貌特征的α-Fe2O3的控制合成。2、在FeCl3·6H2O-H2O-PO体系中,利用尿素水解产生的碱性与PO的开环作用同样在80℃下实现了高质量单晶α-Fe2O3的控制合成。3、将上述思想拓展至无机碱源如氨水、氢氧化钠或四甲基氢氧化铵体系,同样在80℃下实现了高质量α-Fe2O3的控制合成。进一步的研究结果显示在适当提高碱度的条件下可将α-Fe2O3的合成温度降至60℃,说明PO开环诱导铁盐的水解及后续物相由β-Fe OOH向α-Fe2O3的转化与体系的碱度间存在一定的制约关系。4、在模拟刚果红染料废水中的吸附结果显示,采用本工作合成的α-Fe2O3具有与采用其他更加苛刻方法合成的α-Fe2O3材料具有可比的吸附性能,对刚果红的吸附量可达145mg/g。与现有的合成方法相比,本工作提出的方法,不仅过程更加温和、简洁、高效而环保,而且可实现对材料形貌和尺寸的有效控制,为进一步拓展α-Fe2O3的可应用范围及其规模化生产提供了新的思路。
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