PDF《FeO 的制备及其室温下稳定性研究》

4 ・

2 H2O) 时, 淡黄色的 F e C 2O 4・2 H2O 会先失去微 量的 表面吸附水, 若继续升高温度, F e C 2O

4 ・

2 H2O 将失 去结晶水成为FeC2O 4, 则会发生反应: F e C 2O 4・2 H2O→F e C 2O 4+2 H2O (

1 ) 当温度进一步升至 F e C 2O

4 分解温度时, 也会发 生反应: F e C 2O 4→F e O+C O↑+C O 2↑ (

2 ) 草酸亚铁最终分解为黑色 F e O 以及气体 C O 和CO2.故FeC2O 4・2 H2O 在Ar气气氛下加热可 分解制备出 F e O, 其总反应式为[

1 0] F e C 2O 4・2 H2O→F e O+C O↑+ C O 2↑+2 H2O (

3 ) 但有学者[

1 1] 认为, F e C 2O

4 分解还存在 F e C O

3 这 一中间产物. 1.

3 实验方法 称取适量草酸亚铁试剂粉末于刚玉坩埚中, 放入S i C管电阻炉恒温区;

通入一定流量高纯 A r

2 0

1 3年第 期周宇, 等: F e O 的制备及其室温下稳定性研究 气, 以5 ℃/ m i n的加热速度将电阻炉升温至8

5 0 ℃.为使草酸亚铁分解完全, 保温时间为60min,然后将电阻炉断电降温.当炉内温度低于

5 0 ℃后, 关闭 A r气, 取出刚玉坩埚, 称重, 记录失 重量, 并将其与理论失重量作对比, 初步判断产物 氧化情况. 将一次性制备好的 F e O 样品分成三组, 分别 于干燥、 潮湿和室内自然环境( 武汉地区2~5月 室内环境) 中保存.①干燥环境: 第一组样品用样 品袋盛放, 放入干燥器中, 干燥器内置硅胶干燥 剂;

②潮湿环境: 第二组样品放入敞开的小盒(?50mm*3 0mm) 中, 然后将小盒漂浮放在一个 始终保持盛有水的小盆( ?

2 0 0mm*1

0 0mm) 中;

③室内自然环境: 第三组样品放入敞开的小盒中, 然后将小盒直接暴露于室内空气中.每隔一定时 间, 分别取各组 F e O 样品1. 5g左右, 在玛瑙研 钵中研细至粉末, 以备作 X R D 检测.

2 结果与分析 2.

1 A r气流量对F e O 制备的影响 不同 A r气流量下草酸亚铁受热分解产物相 如图1所示.由图1可看出, A r气流量不同, 其 产物相及相对量在不断变化.A r气为1

0 0 m L / m i n 条件下, F e C 2O

4 ・2 H2O 分解相分别为Fe3O

4、 F e 2O

3 相和少量F e O 相.随着 A r气流量 增加, F e 2O

3 相和Fe3O

4 相含量相对减少, F e O 相含 量相对增加.当Ar气 流量达到400mL/min时, 主要晶相为 F e O 相, 也含少量 F e相. 图1 不同 A r气流量下草酸亚铁分解产物的 X R D图谱 F i g . 1X R Dp a t t e r n s o f f e r r o u s o x a l a t e d e c o m p o s i t i o np r o d - u c t su n d e rd i f f e r e n tA rg a s f l o wr a t e s A r气保护流量不足会导致炉管内恒温区反 应位置处存在较强的氧化性气氛.氧化性气氛来 源有两种: 一是没有及时驱赶完全而残留在反应 区的空气和自炉口渗入的空气, 二是草酸亚铁分 解时产生的氧 化性气体 C O

2 或H2O, 它们在产 物层内部可能排出不畅, 从而导致局部区域浓度 过高.按照氧势递增原理, 在氧的作用下, 已形成 的FeO会按以下顺序逐级进行反应: F e O→ F e 3O 4→F e 2O

3 [

1 ] . A r气流量为1

0

0、

2 0 0m L / m i n时, 其产物相 中除 F e O 相外, 还存在较多的 F e 3O

4、 F e 2O

3 相. 当产物相中存在 F e 2O

3 相时, 产物相实际质量比 按获得纯 F e O 的理论计算质量稍大.因为氧势 π O( F e 2O

3 )>π O( C O

2 )或πO( F e 2O

3 )>π O( H 2O), 仅有分解产物气体 C O

2 或H2O 作用时, 产物相中均不会 形成 F e 2O

3 [ 1] .因此, A r气保护流量不足时必有 空气参与, 这增强了气氛的氧化性.但随着Ar气流量的增加, 样品中 F e 3O