纳米铁

工业产品

纳米铁就是把铁原子按照纳米级别（E-9m）逐一叠加形成的铁，物理性质没有区别，区别在化学性质上，比方说，普通的铁不会轻易燃烧，但是纳米铁就可以在空气中自燃；普通铁的抗腐蚀性弱，而纳米铁耐腐蚀，等等。

制备方法

纳米铁的制备方法可分为物理法和化学法。

物理法

1.物理气相沉积法：又称蒸发冷凝法，是利用真空蒸发、激光加热蒸发、电子束照射、溅射等方法使原料气化或形成等离子体，然后在介质中急剧冷凝。这种方法制得的纳米微粒纯度高，结晶组织好，且有利于粒度的控制，但是技术设备相对要求高。

依据加热源的不同，物理气相沉积法又可以分为：

（1）惰性气体蒸发冷凝法：此法原理是在真空蒸发室内通入高纯度惰性气体(Ar或He)，对蒸发物质真空加热蒸发，产生原子雾，与惰性气体原子碰撞而失去能量，凝聚形成纳米尺寸的团簇，并在液氮冷却棒上聚集起来；

（2）热等离子体法：该法是用等离子体将金属粉末熔融、蒸发和冷凝以制得纳米微粒。在真空容器中，导入一定压力的惰性气体，利用高温热源产生等离子体，将纯铁工件加热、熔化，高温下铁迅速蒸发，同时等离子体又与熔化金属发生物化反应，促使铁水蒸发。铁蒸汽经循环泵送到集粉器中冷凝、沉积，再经稳定化处理后，得到纳米铁。制备过程中，工艺参数可以控制纳米粒径的大小和生产率。此种方法制得的纳米微粒纯度高，粒度均匀。

（3）溅射法：是利用溅射现象来代替蒸发制得纳米微粒，该法可以制备纳米金属微粒，也可用于制备纳米金属薄膜。用铁块体作为阴极靶材，另一块金属板作为阳极，用高能粒子撞击阴极靶材表面，并与靶材表面的铁原子交换能量，使其从表面蒸发出来，形成超微粒子，并在附着面上沉积下来。

溅射法又可分为：①离子溅射，即在电场力的作用下，离解Ar或H2，用Ar+或H+轰击阴极靶材，在低压惰性气氛中形成纳米铁粒子；②等离子体溅射，即利用等离子体溅射固体靶材后使铁原子成核，并可控制粒子生长；③ 激光侵蚀，即用高功率激光侵蚀固体铁的表面，气化离子性原子团。

2. 高能球磨法：高能球磨法是一个无外部热能供给的高能球磨过程，也是一个由大晶粒变为小晶粒的过程。其原理是把金属粉末在高能球磨机中长时间运转，将回转机械能传递给金属粉末，并在冷态下反复挤压和破碎，使之成为弥散分布的超细粒子。其工艺简单，制备效率高，且成本低，但制备中易引入杂质，纯度不高，颗粒分布不均匀。该法是制备纳米金属铁微粒的主要物理方法之一。

3. 深度塑性变形法：深度塑性变形法是发展起来的一种独特的纳米材料制备方法，它是指材料在准静态压力的作用下发生严重塑性变形，从而将材料的晶粒尺寸细化到亚微米级或纳米级。

化学法

1. 化学还原法：是利用一定的还原剂将金属铁盐或其氧化物等还原制得纳米铁微粒，此法可分为固相还原法、液相还原法和气相还原法。

①固相化学还原法：通常是先将金属铁离子与网络结构基体组成物通过溶胶凝胶法合成出硬凝胶前驱体，再经过热处理和H2还原制备出纳米金属铁与网络结构体共同组成的复合微粒。

②液相化学还原法：是在含有Fe2+，Fe3+液相体系中采用强还原剂如KBH4、NaBH4、N2H4或有机金属还原剂等对金属离子进行还原制得纳米铁微粒。

③ 气相化学还原法：主要是由H2或CO2还原固态金属铁盐，制备过程中，控制气体的停留时间和快速冷却才能得到无团聚的纳米颗粒铁。

2. 微乳液法：微乳液是由表面活性剂、助表面活性剂、有机溶剂和水组成的热力学稳定体系。微乳液在一定条件下具有保持稳定尺寸的能力，即使破裂也能重组，类似于生物细胞的自组织和自复制功能，能够提供制备均匀尺寸纳米粒子的理想微环境。用该法制备纳米材料时，不溶于水的非极性物质作为分散相油相，反应物水溶液为水相，表面活性剂为乳化剂，形成油包水（W/O）微乳液，水核作为微反应器控制胶粒成核生长。分别将金属盐和一定的还原剂配制成微乳液，两种微乳液混合时，由于胶团颗粒间的碰撞微乳液水核内发生化学反应，得到纳米粒子，其粒子的粒径大小受到水核大小的控制。

3. 电沉积法：电沉积法是一种很有应用前景的制备完全致密的纳米晶体材料的方法。它制得的纳米晶体材料密度高，孔隙率小，受尺寸和形状的限制少，尤其是脉冲电沉积可以减小孔隙率和内部应力，减少杂质及氢含，增加光亮度，且能很好地控制沉积镀层的组成。因此是一种成本低，适用于大规模生产纳米金属微粒的方法。

4. 热解法：利用热解、激光和超声等激活手段，使羰基铁分解并成核生长，制得纳米金属铁微粒，这是一种气相热分解法。

5.高温水解法：该法采用高压釜作为特制反应器,以水溶液作为反应介质,在一定的温度和高压环境下进行一系列的化学和物理反应实现铁基纳米粉末的制备。

6. 活性氢-熔融金属反应法：含有氢气的等离子体与金属铁间产生电弧，使铁熔解，而被电离活化的氢饱和溶解于熔融的铁中并发生反应后释放。熔融的铁经强制蒸发冷凝后，在气体中形成铁的超微粒子。

以上参考

用途

该物质可以用作特殊的催化剂，也可作为还原剂。

化学方程式：H2+FeCl2

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