铁与氧气反应产物的讨论

运用热力学原理基础知识,分析铁燃烧生成四氧化三铁,铁在常温下生锈生成氧化铁的反应属性,说明它们都是热力学自发进行的反应。对氧化铁、四氧化三铁与氧化亚铁相互转化的温度条件作简要说明。     

铁还原氧化铁的产物是氧化亚铁还是四氧化三铁

从热力学和实验验证的角度探讨“铁和氧化铁反应的产物是四氧化三铁,而不是氧化亚铁“。     

钴掺杂的磁性氧化铁纳米粒子的可控合成

通过油酸盐前驱体高温热解法制备出大小均匀的钴掺杂四氧化三铁球形纳米粒子, 其钴/铁摩尔比可以通过调节油酸钴与油酸铁的比例进行调变. 当产物中钴/铁摩尔比从0.024增加到0.156, 所制备的氧化铁纳米粒子的饱和磁矩从39 emu·g^-1逐渐减小到30 emu·g^-1, 而矫顽力从0 Oe升至190 Oe. 在305℃下, 随着反应体系的热解时间由0.5 h 增加到3 h, 所制备出的氧化铁纳米粒子尺寸逐渐由7 nm增加到14 nm. 热解时间较短时, 以高价态的四氧化三铁的晶型为主, 辅之以少量的氧化亚铁; 热解时间增加至2 h, 产物的晶型为四氧化三铁和氧化亚铁的复合物; 而继续增加热解时间至3 h, 除四氧化三铁和氧化亚铁之外, 还出现少量的零价态的CoFe合金, 说明铁(钴)元素经历了由三价到二价, 最后被还原为零价的过程. 随着反应温度的升高, 产物的尺寸逐渐增大, 同时产物中氧化亚铁的含量增多.     

黑色微弧氧化膜的制备及其表征

利用二次微弧氧化法,通过在磷酸盐体系的电解液中添加柠檬酸铁,在AZ40M镁合金基底表面成功制备了黑色的微弧氧化膜层。并利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分别对黑色膜层的形貌和成分组成进行了表征,探讨了黑色微弧氧化膜层的形成过程及机理。结果显示,黑色膜层的主要成分为氧化镁,同时伴随着一定量的铁氧化物,包括四氧化三铁、氧化亚铁和单质铁。因此镁基底表面黑色膜层的形成可归因于柠檬酸铁中的铁离子在成膜过程中参与反应形成了黑色的四氧化三铁、氧化亚铁和单质铁混合物,并均匀地沉积在氧化膜中。     

如何讲解四氧化三铁中铁的价数

我校的同学对四氧化三铁的价数发生疑问,而且理解的人也不太清楚。这主要是由于过去我只通过结构式来说明四氧化三铁中有一个二价铁,有两个三价铁的结果。本学期我给高三讲四氧化三铁时,就注意到这个问题,首先仍用结构式讲解,在学生已建立的初步基础上又找出几个生成Fe_30_4的反应式来说明。结果同学们对这个问题的理解就明确得多了。我认为这种讲法是符合教学原理的。不过这种讲法是否正确,提出来和同志们研究,希望同志们多加指正。     

利用SiO_2-Al_2O_3-CaO-FeO_x四元体系评价煤中矿物质的热及流变特性研究（英文）

利用SiO_2-Al_2O_3-CaO-FeO_x四元体系研究了煤中矿物质热和黏温特性规律。利用热机械分析、差热、X射线衍射和热力学模拟以及高温旋转黏度计分析了矿物质的高温演化、反应和黏温特性(1700℃到固化温度)。结果表明,热机械分析和差热可以较好地在线考察矿物质高温特性。二氧化硅和氧化铝从低温矿物转变成高温形态,表现出稳定的结构和高黏度;另一方面,加入氧化钙或氧化铁可以起到助熔剂的作用,显著加快二氧化硅和氧化铝的反应和转化并降低黏度。氧化亚铁相比氧化铁和四氧化三铁表现出更明显的降低黏度的作用,而氧化铁还原成金属将显著提高体系黏度。三价铁离子与铝类似,可构成网架结构。另外,氧化铁在弱还原或高温下将产生部分二价铁离子对网架机构进行调整。氧化钙的存在可以加强四元体系中氧化铁的溶解能力,进而降低黏度。     

四氧化三铁的化学式及铁的价态

四氧化三铁的化学式及铁的价态,是中学化学教师关心的问题。本文拟从其晶体结构出发,进行讨论。四氯化三铁的晶体结构四氧化三铁是M3O4型氧化物的一种,它具有反式尖晶石的晶体结构。     

利用SiO2-Al2O3-CaO-FeOx四元体系评价煤中矿物质的热及流变特性研究

利用SiO₂-Al₂O₃-CaO-FeO_x四元体系研究了煤中矿物质热和黏温特性规律。 利用热机械分析、差热、X射线衍射和热力学模拟以及高温旋转黏度计分析了矿物质的高温演化、反应和黏温特性（1 700℃到固化温度）。结果表明,热机械分析和差热可以较好地在线考察矿物质高温特性。二氧化硅和氧化铝从低温矿物转变成高温形态,表现出稳定的结构和高黏度;另一方面,加入氧化钙或氧化铁可以起到助熔剂的作用,显著加快二氧化硅和氧化铝的反应和转化并降低黏度。氧化亚铁相比氧化铁和四氧化三铁表现出更明显的降低黏度的作用,而氧化铁还原成金属将显著提高体系黏度。三价铁离子与铝类似,可构成网架结构。另外,氧化铁在弱还原或高温下将产生部分二价铁离子对网架机构进行调整。氧化钙的存在可以加强四元体系中氧化铁的溶解能力,进而降低黏度。     

混合金属氧化物——从磁性氧化铁说起

磁性氧化铁又称四氧化三铁（Fe3O4）,存在于天然产的磁铁矿中。对于初学化学者,往往难于计算该化合物中铁的化合价。实际上它是一种混合金属氧化物,由两价铁和三价铁所组成,可写为FeⅡFe2ⅢO4,其中一个铁两价,两个铁三价,铁总价数为+8价,氧总价数为-8价,正负价总数是相等的。象磁性氧化铁这类混合金属氧化物为数很多,总的分子式写作AxByOn,A和B代表两种金属.研究这类氧化物,在于了解它们的存在、成分、结构和晶体中化学键的性质。     

氧化还原滴定法测定含铁钢渣中氧化亚铁含量

建立测定含有金属铁的钢渣中氧化亚铁含量的氧化还原滴定法。考察了金属铁对氧化亚铁测定结果的影响。分别以三氯化铁、二氯化汞氧化金属铁,运用化学反应方程式和数学公式换算,说明氧化亚铁与金属铁、三价铁、总铁之间的关系,换算出氧化亚铁的含量。该方法测定氧化亚铁的相对标准偏差为0.24%(n=10),氧化亚铁的加标回收率在99.7%~102.1%之间。对于含金属铁的钢渣样品中氧化亚铁的测定,该方法比冶金部标准(YB/T 140–2009)有更好的适用性和较高的准确性。     

聚苯胺及磁性聚苯胺/Fe_3O_4复合微球吸附铬(Ⅵ)的研究

本文研究和比较了聚苯胺、聚苯胺/四氧化三铁和交联聚苯胺/四氧化三铁、四氧化三铁对水溶液中铬的吸收情况。研究了聚苯胺/四氧化三铁吸附剂的合成及吸附条件对Cr(VI)的吸附的影响。在最佳吸附条件下,按最大吸附容量从低到高的次序依次为:四氧化三铁、交联聚苯胺/四氧化三铁、聚苯胺和聚苯胺/四氧化三铁。通过优化合成条件,在50 mL 0.4 mol·L~(-1)的盐酸介质中,加入50 mL 1 mol·L~(-1)的过硫酸铵时合成的聚苯胺/四氧化三铁吸附剂有最大吸附容量,为29.50 mg·g~(-1)。     

X射线衍射法快速测定矿产品中的主要物相和主元素含量

采用X射线衍射法(XRD)分析铜精矿、铅精矿、锌精矿和氧化皮中的主要物相,利用TOPAS软件测定矿产品的主要元素含量。铜精矿的主要物相为黄铜矿、黄铁矿和石英,铅精矿主要物相为方铅矿、铅矾和白铅矿,锌精矿主要物相为闪锌矿,氧化皮的主要物相为氧化亚铁、四氧化三铁和三氧化二铁。通过TOPAS软件对XRD图谱进行拟合,测定铜精矿中铜的含量、铅精矿中铅的含量、锌精矿中锌的含量和氧化皮中铁的含量,分析结果与标准法测定结果基本一致。     

FeOOH@Fe3O4复合材料合成及超级电容特性研究

以FeOOH为基质,氯化铁为铁源,通过溶剂热法制备得到包覆四氧化三铁的氧化铁黄。分别采用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重-差热分析(TG-DTA)等技术对包覆层物质及复合产物的结构和性质进行表征。结果表明:通过溶剂热法合成的复合产物表层是四氧化三铁结构,内部为羟基氧化铁。电化学测试结果表明FeOOH@Fe3O4在0.1A·g-1电流密度下比容量为89F·g^-1,在该电流密度下循环800次,容量维持在80%左右,优于FeOOH和Fe3O4;FeOOH@Fe3O4复合产物的比表面积为17.08m^2·g^-1,且FeOOH@Fe3O4电极内阻为1.45Ω,低于FeOOH和Fe3O4,这主要是由于FeOOH@Fe3O4有效结合了FeOOH比表面积大和四氧化三铁导电性高的优势,扩大了电解液离子与电极活性物质的接触面积,提高了电子和离子在电极材料中的传递速率。     

尺寸可控的单分散四氧化三铁微球的省时制备（英文）

用溶剂热法制备了单分散性较好、尺寸可控,饱和磁化强度高的四氧化三铁磁性微球,并用多种手段调控制备了不同尺寸和形貌的四氧化三铁微球,如氯化铁、醋酸钠、水的量以及反应时间。结果表明所得四氧化三铁产物纯净、结晶度高,形状近乎球形、无团聚,大小均一、具有很好的单分散性。此方法可以在2-4 h内制备400-700 nm范围内尺寸可控、高饱和磁化强度的四氧化三铁微球,产率达到了94%。     

含锰铁矿中氧化亚铁的测定

测定含锰铁矿中氧化亚铁时,使用常见的方法,不能得到可靠的结果。为此,很多人研究过高价锰矿物存在下测定氧化亚铁的方法。经我们实践证明,Babcan氏法,在一定的范围内尚能应用,但对于较难溶解的或含三氧化二锰较多的矿样,其测定结果均偏低。本文提出以盐酸羟胺、硫酸联胺为高价锰矿物的选择性溶剂,研究了溶解分离高价锰矿物的条件。实验证明,此溶剂能使高价锰矿物完全溶解,而含氧化亚铁的矿物不受影响,从而拟定了含锰铁矿中氧化亚铁的测定方法。     

粗糙铁电极在盐水中的二维拉曼成像(英文)

本文利用具有表面增强活性的铁电极 ,对其在盐水中的点蚀过程进行现场拉曼光谱研究 .利用四氧化三铁的特征峰 ,对发生点蚀的铁电极表面进行拉曼成像 ,发现拉曼成像和普通显微镜下所观测到的图象有着显著的不同 ,点蚀抗内存在多种腐蚀产物 ,且其分布也不均匀 ,体现了拉曼成像技术具有化学的敏感性的独特优势 .     

X射线荧光光谱法同时测定煤焦灰分中主次组分

采用玻璃熔融法制样,选用标准样品及其与其他标准样品的混合物制作工作曲线,并以经验α系数校正元素重叠干扰和基体效应,用X射线荧光光谱法对煤焦灰分中的二氧化硅、氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化锰、二氧化钛和氧化亚铁等7种主次组分进行测定。该法分析结果与化学法测定值相符;对同一样品测定6次,各组分测定值的相对标准偏差在0.11%～5.8%之间。     

Tyr/Glu/Fe_3O_4/Nafion/CNT/GCE酪氨酸酶生物传感器的制备及应用于农药检测的研究

制备了磁性四氧化三铁纳米粒子,采用碳纳米管、Nafion等功能性材料构建了酪氨酸酶(Tyr)生物传感器,并将其应用于农药的检测.实验表明,四氧化三铁纳米粒子具有良好的生物兼容性,碳纳米管能够有效地促进电子传递,修饰了四氧化三铁纳米粒子等功能性材料的酶传感器,响应速度快,检测灵敏度高,稳定性好;固定在传感器上的酪氨酸酶有良好的酶动力学响应,其表观米氏常数为61.5μmol/L.利用农药对酪氨酸酶的抑制作用,以苯酚为底物,对农药呋喃丹进行了检测,检测限达到2.0×10-9mol/L.     

合成氨中一氧化碳中温变换催化剂的活性结构及其催化作用

通过X-射线衍射和穆斯堡尔谱研究发现,国产 B₁₀₄中温变换废催化剂(含Cr7～9%重量)经“干法再生”后的催化活性结构是非化学计量的四氧化三铁和铁铬固溶体。相对而言,四氧化三铁中B位铁离子所起的催化作用更大;同时B位铁离子对的定域快速交换电子可能参与了催化反应中的氧化还原过程。     

(羟基)氧化铁催化降解有机污染物的半导体反应学说初论

以(羟基)氧化铁为催化剂催化氧化降解有机污染物已经得到了广泛研究,但由于反应体系的多样性及复杂性,导致其反应机理一直存在争议,主要集中于铁氧化物半导体反应机制的存在与否。本文在总结前人工作的基础上,以不同的氧化铁催化氧化反应体系为线索,结合笔者小组的研究结果,对近年来(羟基)氧化铁催化氧化有机污染物机理的研究进展做进一步的概述和讨论,对(羟基)氧化铁催化氧化降解有机污染物中半导体反应机制的存在做了进一步的明确。