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纳米氧化铁有哪些电化学性能

发布时间:2022-06-16 13:36:47

‘壹’ 氧化铁有哪些化学性质

氧化铁化学性质是典型的碱性氧化物,性质比较单一:
1.与酸反应:Fe2O3
+
6HCl
==
2FeCl3
+
3H2O
2.与铁反应:Fe2O3
+
Fe
==
3FeO
氧化铁性质稳定,一般不会变质,最多吸附些结晶水,要想证明也很简单,拿去稍微加热一下,观察有无水珠即可.

‘贰’ 纳米材料的特性是什么

假如给你一块橡皮,你把它切成两半,那么它就会增加露在外面的表面,假如你不断地分割下去,那么这些小橡皮总的表面积就会不断增大,表面积增大,那么露在外面的原子也会增加。如果我们把一块物体切到只有几纳米的大小,那么一克这样的物质所拥有的表面积就有几百平方米,就像一个篮球场那么大。随着粒子的减小,有更多的原子分布到了表面,据估算当粒子的直径为10纳米时,约有20%的原子裸露在表面。而平常我们接触到的物体表面,原子所占比例还不到万分之一。当粒子的直径继续减小时,表面原子所占的分数还会继续增大。如此看来,纳米粒子真是敞开了胸怀,不像我们所看到的宏观物体那样,把大部分原子都包裹在内部。
正是由于纳米粒子敞开了胸怀,才使得它具有了各种各样的特殊性质。我们知道原子之间相互连接靠的是化学键,表面的原子由于没能和足够的原子连接,所以它们很不稳定,具有很高的活性。用高倍率电子显微镜对金的纳米粒子进行电视摄像,观察发现这些颗粒没有固定的形态,随着时间的变化会自动形成各种形状,它既不同于一般固体,也不同于液体;在电子显微镜的电子束照射下,表面原子仿佛进入了“沸腾”状态,尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性,这时微颗粒具有稳定的结构状态。超微颗粒的表面具有很高的活性,在空气中金属颗粒会迅速氧化和燃烧。如果要防止自燃,可采用表面包覆或者有意识地控制氧化速率,使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层。
概括一下,纳米颗粒具有如下一些的特殊性质:
光学性质
纳米粒子的粒径(10~100纳米)小于光波的波长,因此将与入射光产生复杂的交互作用。纳米材料因其光吸收率大的特点,可应用于红外线感测材料。当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时,即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上,所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小,颜色愈黑,银白色的铂(白金)变成铂黑,金属铬变成铬黑。由此可见,金属超微颗粒对光的反射率很低,通常可低于1%,大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性,可以将纳米粒子制成光热、光电等转换材料,从而高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外,又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。
热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时,其熔点往往是固定的,超细微化后,却发现其熔点将显着降低,当颗粒小于10纳米量级时尤为显着。例如,金的常规熔点为1064℃,当颗粒尺寸减小到10纳米时,熔点则降低27℃,2纳米时的熔点仅为327℃左右;银的常规熔点为670℃,而超微银颗粒的熔点则可低于100℃。因此,超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结,此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料,甚至可用塑料。采用超细银粉浆料,可使膜厚均匀,覆盖面积大,既省料又具有高质量。日本川崎制铁公司采用0.1~1微米的铜、镍超微颗粒制成导电浆料可代替钯与银等贵金属。超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。例如,在钨颗粒中附加0.1%~0.5%重量比的超微镍颗粒后,可使烧结温度从3000℃降低到1200~1300℃,以致可在较低的温度下烧制成大功率半导体管的基片。
磁学性质
人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒,使这类生物在地磁场导航下能辨别方向,具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘,生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。通过电子显微镜的研究表明,在趋磁细菌体内通常含有直径约为2纳米的磁性氧化物颗粒。这些纳米磁性颗粒的磁性要比普通的磁铁强很多。生物学家研究指出,现在只能“横行”的螃蟹,在很多年前也是可以前后运动的。亿万年前螃蟹的祖先就是靠着体内的几颗磁性纳米微粒走南闯北、前进后退、行走自如,后来地球的磁极发生了多次倒转,使螃蟹体内的小磁粒失去了正常的定向作用,使它失去了前后进退的功能,螃蟹就只能横行了。
力学性质
陶瓷材料在通常情况下呈脆性,然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。因为纳米材料具有大的界面,界面的原子排列是相当混乱的,原子在外力变形的条件下很容易迁移,因此纳米陶瓷材料能表现出甚佳的韧性与一定的延展性,使陶瓷材料具有新奇的力学性质。美国学者报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。研究表明,人的牙齿之所以具有很高的强度,是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。至于金属一陶瓷等复合纳米材料,则可在更大的范围内改变材料的力学性质,其应用前景十分宽广。

‘叁’ 纳米氧化铁表面效应

纳米氧化铁是具有良好的光学性质、磁性、催化性能等一种多功能材料。

‘肆’ 纳米铁的化学性质

纳米铁-碳合金及制备方法和用途
中国科学院低温技术实验中心 2001年12月7日
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本发明涉及一种新型铁-碳合金及制备方法和用途,特别是涉及一种纳米铁-碳合金及制备方法和用途。

纳米材料是80年代中期以来发展起来的一种全新材料,被科学家誉为“21世纪最有前途的材料”。纳米材料从形态上可分为①纳米粉体材料②纳米固体材料(块材),纳米粉体材料是指粉体颗粒为纳米级,一般1~50纳米量级的粉称为纳米粉,而纳米固体材料是指晶粒尺寸在1~50纳米量级的固体材料。

纳米材料具有卓越的力、热、光、磁、电、吸收、催化等性能,在高科技领域具有重要用途,例如,纳米铁固体材料的断裂强度比常规铁高12倍,纳米合金材料的电导率只有一般合金材料的1%,加少量钛粉在纯金粉中制备的纳米材料,可以得到18K金硬度,又保证24K的含金量;纳米氧化锆陶瓷其形变率高达400%,有此可见,材料到了纳米尺度会产生许多奇异的特性。

由于纳米材料具有许多奇异的特性,受到世界各国科技界、工业界的广泛关注。

目前人们已用气相沉积,分子束外延,溅射,溶胶-凝胶等方法制备有各种纯金属元素,陶瓷及部分合金的纳米材料,这些纳米材料研究,对于发展纳米料学的基础及应用的基础理论等方面起到了极其重作用。

但目前纳米Fe-C合金的研究、制备及应用却不多见,因为Fe-C合金很少用作功能材料,大多用作结构和工具材料,其应用范围广、用量大、现有制备纳米材料的方法,产量太低、能耗大,不能满足其用量需要,所以一般技术人员没有把精力放在纳米Fe-C合金的制造上。

目前科技材料杂志上仅出现了下列配比的纳米Fe-C合金。

①x=0.06 Fe1-0.06C0.06
②x=0.08 Fe0.92C0.08 ③x=0.17 Fe0.83C0.17

④x=0.2 Fe0.8C0.2
⑤x=0.25 Fe0.75C0.25 ⑥x=0.5
Fe0.5C0.5

这些材料含碳量分别为1.35wt%,1.83wt%,4.2wt%,5.1wt%,6.67wt%,17.65wt/%。其成分的选取,按严格计量比合成Fe-C化合物,如:Fe3C,Fe2C,Fe7C3,Fe5C2(对其力学性能尚未涉及)。

本发明目的在于用机械合金化方法合成一种含碳量为5.5-6.5wt%的纳米Fe-C合金,该纳米Fe-C合金为Fe+Fe3C两相共存的组织结构,此材料即包含硬度高的Fe3C,又包含高韧性的а-Fe,从而获得一种具有硬度,韧性皆高的纳米级晶粒尺寸的Fe-C合金材料。其硬度可达到高速钢水平,可以代替高速钢用作切削刀具材料。

本发明提供的纳米Fe-C合金,其含碳量为5.5~6.5wt%;

‘伍’ 纳米材料的物理化学特性

纳米材料是纳米科学技术的一个重要的发展方向。纳米材料是指由极细晶粒组成,特征维度尺寸在纳米量级(1~100nm)的固态材料。由于极细的晶粒,大量处于晶界和晶粒内缺陷的中心原子以及其本身具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等,纳米材料与同组成的微米晶体(体相)材料相比,在催化、光学、磁性、力学等方面具有许多奇异的性能,因而成为材料科学和凝聚态物理领域中的研究热点。
纳米材料在结构上与常规晶态和非晶态材料有很大差别,突出地表现在小尺寸颗粒和庞大的体积百分数的界面,界面原子排列和键的组态的较大无规则性。这就使纳米材料的光学性质出现了一些不同于常规材料的新现象。
纳米材料的光学性质研究之一为其线性光学性质。纳米材料的红外吸收研究是近年来比较活跃的领域,主要集中在纳米氧化物、氮化物和纳米半导体材料上,如纳米Al2O3、Fe2O3、SnO2中均观察到了异常红外振动吸收,纳米晶粒构成的Si膜的红外吸收中观察到了红外吸收带随沉积温度增加出现频移的现象,非晶纳米氮化硅中观察到了频移和吸收带的宽化且红外吸收强度强烈地依赖于退火温度等现象。对于以上现象的解释基于纳米材料的小尺寸效应、量子尺寸效应、晶场效应、尺寸分布效应和界面效应。目前,纳米材料拉曼光谱的研究也日益引起研究者的关注。
半导体硅是一种间接带隙半导体材料,在通常情况下,发光效率很弱,但当硅晶粒尺寸减小到5nm或更小时,其能带结构发生了变化,带边向高能态迁移,观察到了很强的可见光发射。研究纳米晶Ge的光致发光时,发现当Ge晶体的尺寸减小到4nm以下时,即可产生很强的可见光发射,并认为纳料晶的结构与金刚石结构的Ge 不同,这些Ge纳米晶可能具有直接光跃迁的性质。Y.Masumato发现掺CuCl纳米晶体的NaCl在高密度激光下能产生双激子发光,并导致激光的产生,其光学增益比CuCl 大晶体高得多。不断的研究发现另外一些材料,例如Cds、CuCl、ZnO、SnO2、Bi2O3、Al2O3、TiO2、SnO2、Fe2O3、CaS、CaSO4等,当它们的晶粒尺寸减小到纳米量级时,也同样观察到常规材料中根本没有的发光观象。纳米材料的特有发光现象的研究目前正处在开始阶段,综观研究情况,对纳米材料发光现象的解释主要基于电子跃迁的选择定则,量子限域效应,缺陷能级和杂质能级等方面。
纳米材料光学性质研究的另一个方面为非线性光学效应。纳米材料由于自身的特性,光激发引发的吸收变化一般可分为两大部分:由光激发引起的自由电子-空穴对所产生的快速非线性部分;受陷阱作用的载流子的慢非线性过程。其中研究最深入的为CdS纳米微粒。由于能带结构的变化,纳米晶体中载流子的迁移、跃迁和复合过程均呈现与常规材料不同的规律,因而其具有不同的非线性光学效应。
纳米材料非线性光学效应可分为共振光学非线性效应和非共振非线性光学效应。非共振非线性光学效应是指用高于纳米材料的光吸收边的光照射样品后导致的非线性效应。共振光学非线性效应是指用波长低于共振吸收区的光照射样品而导致的光学非线性效应,其来源于电子在不同电子能级的分布而引起电子结构的非线性,电子结构的非线性使纳米材料的非线性响应显着增大。目前,主要采用Z-扫找(Z-SCAN)和DFWM技术来测量纳米材料的光学非线性。
此外,纳米晶体材料的光伏特性和磁场作用下的发光效应也是纳米材料光学性质研究的热点。通过以上两种性质的研究,可以获得其他光谱手段无法得到的一些信息。

‘陆’ 纳米铁的化学性质有什么{用化学方程式表示.}

和普通铁一样的化学性质~~~~
只是物理性质不同~~~~~~

‘柒’ 纳米材料的化学特性。。。急!!!大家帮忙啊~

当物质尺寸度小到一定程度时,则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为,当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时,其粒径虽改变为1000倍,但换算成体积时则将有109倍之巨,所以二者行为上将产生明显的差异。

当小颗粒进入纳米级时,其本身和由它构成的纳米固体主要有如下四个方面的效应。

1 体积效应(小尺寸效应)

当粒径减小到一定值时,纳米材料的许多物性都与颗粒尺寸有敏感的依赖关系,表现出奇异的小尺寸效应或量子尺寸效应。例如,对于粗晶状态下难以发光的半导体Si、Ge等,当其粒径减小到纳米量级时会表现出明显的可见光发光现象,并且随着粒径的进一步减小,发光强度逐渐增强,发光光谱逐渐蓝移。又如,在纳米磁性材料中,随着晶粒尺寸的减小,样品的磁有序状态将发生本质的变化,粗晶状态下为铁磁性的材料,当颗粒尺寸小于某一临界值时可以转变为超顺磁状态,当金属颗粒减小到纳米量级时,电导率已降得非常低,这时原来的良导体实际上会转变成绝缘体。这种现象称为尺寸诱导的金属--绝缘体转变。

2 表面与界面效应

粒子的尺寸越小,表面积越大。纳米材料中位于表面的原子占相当大的比例,随着粒径的减小,引起表面原子数迅速增加。如粒径为10nm时,比表面积为90m2/g;粒径为5nm时,比表面积为180m2/g;粒径小到2nm时,比表面积猛增到450m2/g。这样高的比表面,使处于表面的原子数越来越多,使其表面能、表面结合能迅速增加致使它表现出很高的粒子化学性。利用纳米材料的这一特性可制得具有高的催化活性和产物选择性的催化剂。

纳米材料的许多物性主要是由表(界)面决定的。例如,纳米材料具有非常高的扩散系数。如纳米固体Cu中的自扩散系数比晶格扩散系数高14~20个数量级,也比传统的双晶晶界中的扩散系数高2~4个数量级。这样高的扩散系数主要应归因于纳米材料中存在的大量界面。从结构上来说,纳米晶界的原子密度很低,大量的界面为原子扩散提供了高密度的短程快扩散。普通陶瓷只有在1000℃以上,应变速率小于10-4/s时才能表现出塑性,而许多纳米陶瓷在室温下就可以发生塑性变形。

3 量子尺寸效应

量子尺寸效应在微电子学和光电子学中一直占有显赫的地位。粒子的尺寸降到一定值时,费米能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能级,吸收光谱阈值向短波方向移动。这种现象称为量子尺寸效应。1993年,美国贝尔实验室在硒化镉中发现,随着粒子尺寸的减小,发光的颜色从红色变成绿色进而变成蓝色,有人把这种发光带或吸收带由长波长移向短波长的现象称为"蓝移"。1963年日本科学家久保(Kubo)给量子尺寸效应下了如下定义;当粒子尺寸下降到最低值时,费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级现象。

4 宏观量子隧道效应

微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。用此概念可定性地解释超细镍微粒在低温下继续保持超顺磁性。科学工作者通过实验证实了在低温下确实存在磁的宏观量子隧道效应。这一效应与量子尺寸效应一起,确定了微电子器件进一步微型化的极限,也限定了采用磁带磁盘进行信息储存的最短时间。

由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使纳米粒子之间、纳米粒子与其它粒子之间的相互作用异常强烈。从而使纳米材料具有一系列的特殊的光、电、热、力学性能和吸附、催化、烧结等性能。

‘捌’ 颗粒大小达到纳米级的单质铁具有很强的反应活性,俗称“纳米铁”.新型材料“纳米α-Fe粉”具有超强的磁

(1)在高温的条件下,用H2与FeCl2反应,可生成“纳米α-Fe粉”,反应的原理为:H2+FeCl2

高温
.

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