ثلاثي الحديد رباعي الأكسيدهي مادة غير عضوية مع الصيغة الكيميائية FE3O4 ، CAS 1317-61-9. إنها بلورة سوداء ذات مغناطيسية ، لذلك يطلق عليها أيضًا أكسيد الحديد المغناطيسي. لا يمكن اعتباره "metaferrite الحديدية" [Fe (Feo2)2] ، ولا كمزيج من أكسيد الحديدية (FEO) وأكسيد الحديديك (FE2O3) ، ولكن يمكن اعتبارها تقريبًا مركبًا من أكسيد الحديدية وأكسيد الحديديك (Feo · Fe2O3). هذه المادة غير قابلة للذوبان في الماء والمحلول القلوي والإيثانول والأثير وغيرها من المذيبات العضوية. أكسيد الحديديك الطبيعي غير قابل للذوبان في محلول الحمض ، ومن السهل التأكسد في أكسيد الحديديك (Fe2O3) في الهواء في ظل ظروف رطبة. عادة ما يتم استخدامه كعامل الصباغ والتلميع ، ويمكن استخدامه أيضًا لصنع أشرطة صوتية ومعدات الاتصالات.
|
صيغة كيميائية |
حديد3O42- |
|
كتلة دقيقة |
232 |
|
الوزن الجزيئي |
232 |
|
m/z |
116 (100.0%), 115 (19.1%), 116 (6.9%), 114 (1.2%) |
|
تحليل عنصري |
Fe ، 72.36 ؛ س ، 27.64 |
|
|
|
ثلاثي الحديد رباعي الأكسيد(Fe ∝ o ₄) ، والمعروفة أيضًا باسم أكسيد الحديد المغناطيسي ، هي بلورة سوداء ذات خصائص مغناطيسية. لديها خصائص كيميائية مستقرة وخصائص الفيزيائية الفريدة ، وتستخدم على نطاق واسع في العلوم والصناعة والطب.
1. المواد المغناطيسية وتخزين البيانات
رباعي أكسيد الحديد هو المادة الأساسية لوسائط التسجيل المغناطيسي مثل الأشرطة المغناطيسية والأقراص والنوى. خصائصها المغناطيسية تجعلها مادة أساسية لتخزين البيانات في الأجهزة الإلكترونية ، مثل طبقة التسجيل في مسجلات الأشرطة المغناطيسية القديمة ومسجلات الفيديو المصنوعة من أكسيد الحديد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام أكسيد الحديد لتصنيع المستشعرات المغناطيسية ، والمواد المغناطيسية الصلبة ، وما إلى ذلك ، فهو يعمل كحامل لنقل الإشارة في معدات الاتصالات السلكية واللاسلكية ، مما يدعم تطوير تكنولوجيا الاتصال.
2. صناعة الحديد ومعالجة المعادن
المغنتيت الطبيعي (الذي يحتوي على Fe ∝ o ₄) هو مادة خام مهمة لصناعة الحديد ، ويمكن استخراج الحديد من خلال تفاعلات التخفيض. في المعالجة السطحية المعدنية ، يشكل أكسيد الحديد طبقة أكسيد كثيفة على سطح الفولاذ من خلال عملية "Bluing" أو "السوداء" ، مما يمنع الصدأ وتحسين اللمعان. تستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في مجالات مثل قطع غيار السيارات وتصنيع الأدوات لتمديد عمر خدمة المنتجات.
3. أصباغ وطلاء
يجعل اللون الأسود العميق لـ Fe3O4 صبغة مثالية للصناعات مثل السيراميك والبلاستيك والدهانات. لديها مقاومة ممتازة للطقس ومقاومة الحمض والقلوية ، مما يضمن لون المنتج طويل الأمد ومستقر. على سبيل المثال ، يمكن أن توفر إضافة أكسيد الحديد إلى الطلاء المعماري تأثيرات زخرفية وتعزيز مقاومة التآكل للطلاء.
4.
أكسيد الحديد له صلابة عالية ويمكن استخدامه ككاشف في الحقول مثل معالجة المعادن وتلميع الزجاج. في نظام الكبح للسيارات ، يتم استخدام أكسيد الحديد في تصنيع منصات الفرامل وأحذية الفرامل ، وتحقيق وظيفة الفرامل من خلال الاحتكاك ، ومقاومة التآكل يمكن أن تقلل من تآكل نظام الفرامل.
5. المحفزات والمحفزات
غالبًا ما يستخدم أكسيد الحديد كعامل حفاز في التفاعلات الكيميائية ، كما هو الحال في إزالة الكبريت ، والهثة ، وإزالة النتروجين ، وتفاعلات الأكسدة ، لتسريع معدلات التفاعل وزيادة الغلة. مواقعها النشطة السطحية وفيرة ويمكن أن تقلل من طاقة تنشيط التفاعلات ، مما يجعلها مضافة مهمة في الإنتاج الكيميائي.
المجال الطبي: تطبيقات مبتكرة من التشخيص إلى العلاج
1. عامل تباين الرنين المغناطيسي (MRI)
تحتوي الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد على مغنطيسية فائقة ، والتي يمكن أن تنغمس بسرعة في مجال مغناطيسي وتزداد المغناطيسية بسرعة بعد إزالة المجال المغناطيسي. هذه الخصبة تجعلها المادة المفضلة لعوامل تباين التصوير بالرنين المغناطيسي ، والتي تعزز تباين المجال المغناطيسي المحلي ، وتحسن وضوح الصورة ، وتساعد الأطباء في تشخيص الأمراض بشكل أكثر دقة في الدماغ والكبد وغيرها من المناطق.
2. تسليم المخدرات المستهدف المغناطيسي
يمكن استخدام الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد كحاملات أدوية للامتصاص أو تغليف الأدوية على السطح ، وتسليمها بدقة إلى موقع الآفة من خلال التوجيه المجال المغناطيسي الخارجي. يمكن أن تقلل هذه الطريقة من توزيع الأدوية في الأنسجة الطبيعية ، وتقلل من الآثار الجانبية ، وتحسين كفاءة العلاج ، وخاصة إظهار مزايا كبيرة في علاج الورم.
3. الفصل المغناطيسي وتكنولوجيا الكشف
بعد الربط بأجسام مضادة أو بروابط محددة ، يمكن أن تفصل الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد بسرعة الخلايا أو الجزيئات المستهدفة من العينات البيولوجية المعقدة من خلال عمل المجال المغناطيسي.
تستخدم هذه التكنولوجيا على نطاق واسع في تشخيص الأمراض والأبحاث البيولوجية ، مثل عزل الخلايا السرطانية ، واكتشاف مسببات الأمراض ، وما إلى ذلك ، وتوفير الدعم الفني للطب الدقيق.
4. العلاج الحراري المغناطيسي
تحت عمل مجال مغناطيسي بالتناوب ، يمكن أن تولد الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد الحرارة ، والتي يمكن استخدامها لارتفاع الحرارة المغناطيسي لقتل الخلايا السرطانية من خلال التدفئة المحلية. تتمتع هذه الطريقة بمزايا العلاج غير الغادر والدقيق ، والتي يمكن أن تقلل من الأضرار التي لحقت الأنسجة الطبيعية المحيطة وهي تقنية ناشئة في مجال علاج الورم.
5. المؤشرات الحيوية والاستشعار
يمكن أن تكون الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد بمثابة مؤشرات حيوية لتتبع حركة الخلايا ، ومراقبة عمليات إطلاق الدواء ، واكتشاف مواد كيميائية محددة أو جزيئات حيوية في الجسم. على سبيل المثال ، في إدارة مرض السكري ، يمكن استخدامه لمراقبة مستويات الجلوكوز في الدم في الوقت الفعلي وتوفير دعم البيانات للعلاج الشخصي.
مجالات التكنولوجيا الناشئة: توسع الحدود عبر الطاقة إلى حماية البيئة
1. مواد تخزين الطاقة
يتميز رباعي أكسيد الحديد بالموصلية والمغناطيسية ، ويمكن استخدامه لإعداد أجهزة تخزين الطاقة عالية الأداء مثل باطنات فائقة وبطاريات ليثيوم أيون. يمكن أن تعمل مساحة السطح والطاقة السطحية العالية على تحسين تخزين الطاقة وكفاءة إطلاقها ، على سبيل المثال ، كمواد قطبية سلبية في بطاريات الليثيوم أيون ، يمكن أن تعزز أداء الشحن والتفريغ للبطارية.
2. المحفزات والمحفزات الضوئية
يحتوي Fe3O4 بحجم النانو على نشاط حفاز مرتفع ويمكن استخدامه في مجالات حماية البيئة مثل تدهور الملوثات العضوية ، وتقسيم المياه لإنتاج الهيدروجين ، وما إلى ذلك بعد الجمع بين مواد أشباه الموصلات الأخرى ، تم تحسين أداء التحفيز الضوئي بشكل كبير. على سبيل المثال ، يمكنه إزالة أيونات المعادن الثقيلة والملوثات العضوية بكفاءة في معالجة مياه الصرف الصحي ، وتحسين جودة المياه.
3. امتصاص المواد وتكنولوجيا التخفي
تحتوي الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد على خصائص امتصاص ممتازة ويمكن استخدامها لإعداد المواد المضادة للأشعة فوق البنفسجية ومواد امتصاص الميكروويف. في المجال العسكري ، كعنصر رئيسي في الطلاء الخفي ،ثلاثي الحديد رباعي الأكسيديمكن أن تقلل من إشارات انعكاس الرادار للطائرات والسفن والمعدات الأخرى ، وتعزيز قدرات البقاء على قيد الحياة في ساحة المعركة.
4. مواد الختم وأجهزة الاستشعار
يمكن استخدام السائل المغناطيسي الذي يتكون من تشتت أكسيد الحديد في السائل للغاز والفراغ للأدوات الدقيقة ومعدات الطيران.
يمكن أيضًا استخدام خصائصها المغناطيسية وسيولةها لتصنيع أجهزة استشعار الضغط وأجهزة استشعار درجة الحرارة وأجهزة استشعار المجال المغناطيسي ، وتحقيق قياس دقيق لكميات مادية مختلفة.
4. مكافحة التزوير وأمن البيانات
من خلال الاستفادة من الخواص المغناطيسية لـ Fe3O4 ، يمكن إعداد حبر مضاد للتزوير وملصقات مضادة للتزايد لتحديد المنتج المضاد للمنتج. في مجال تخزين البيانات ، يمكن أن يحسن حجم الجسيمات النانوية والإكراه العالي نسبة الإشارة إلى الضوضاء لمواد التسجيل المغناطيسي ، وزيادة كثافة التخزين وقراءة/سرعة الوسائط مثل الأقراص الصلبة والأشرطة المغناطيسية.
1. طريقة هطول الأمطار
طريقة هطول الأمطار هي الطريقة الأكثر استخدامًا لإعداد جزيئات النانو بسبب تشغيلها البسيط ، والتكلفة المنخفضة ، والنقاء العالي والتكوين الموحد ، وهو مناسب للإنتاج على نطاق واسع. في الوقت نفسه ، يمكن تحسين تشتت الجسيمات النانوية عن طريق إضافة مشتتات عضوية أو عوامل تعقيد إلى خليط هطول الأمطار ، ويمكن التغلب على عيب التكتل السهل من الجسيمات النانوية. تشمل طرق هطول الأمطار الشائعة التهوية ، هطول الأمطار المائي ، هطول الأمطار بالموجات فوق الصوتية ، محلول ملح الكحول وتحلل المخلب.
بواسطة طريقة coprecipitation ، تتم إضافة المرسبات إلى المحلول الذي يحتوي على الكاتيونات المختلفة للسماح لجميع الأيونات بالترسيب تمامًا. من أجل الحصول على هطول الأمطار الموحدة ، عادة ما يضاف محلول الملح الذي يحتوي على كاتيونات مختلفة ببطء إلى المرسب المفرط للتحريك ، بحيث يتجاوز تركيز جميع الأيونات بشكل كبير تركيز توازن الأمطار ، ويتم فصل جميع المكونات في نفس الوقت بالتناسب قدر الإمكان.
مبدأها هو FE2++2 fe3++8 أوه -→ Fe3O4+4H2O.
نسبة المولي من Fe2+و Fe3+له تأثير مباشر على التركيب البلوري لجزيئات النانو التي أعدتها طريقة هطول الأمطار ؛ قيمة درجة الحموضة من المحلول ، تركيز الأيونات ودرجة حرارة التفاعل جميعها تؤثر على حجم الجزيئات. المشكلة الرئيسية لطريقة هطول الأمطار هي كيفية تحضير الجسيمات النانوية ذات التركيب البلوري المفرد وحجم الجسيمات الموحدة عن طريق التحكم في ظروف التفاعل. يجب أيضًا النظر في ترشيح وغسل المرسب الخارجي.
ال fe3O4الجسيمات النانوية التي تم الحصول عليها بواسطة طريقة coprecipitation هي في الغالب كروية في الهيكل والصغيرة في الحجم (5-10nm). ومع ذلك ، بسبب انخفاض درجة الحرارة للتفاعل ، فإن بلورة الجسيمات التي تم الحصول عليها سيئة نسبيا. علاوة على ذلك ، نانو في3O4الجسيمات التي أعدتها هذه الطريقة سهلة التكتل بين الجزيئات أثناء الغسيل والتصفية والتجفيف ، مما سيؤثر على أداء النانوثلاثي الحديد رباعي الأكسيد.
طريقة هطول التحلل المائي هي إطلاق OH- عن طريق التحلل المائي للمواد القلوية. وتشمل المواد القلوية الشائعة اليوريا ، والسيامين هيكساميثيلين ، وما إلى ذلك. هذه المواد تطلق OH- ببطء ، وهو ما يفضي إلى تكوين جسيمات نانوية موحدة عند تحضير نانو في3O4 الجزيئات. بشكل عام ، يمكن أن تنتج هذه الطريقة الجسيمات النانوية مع توزيع الجسيمات من 7 نانومتر إلى 39 نانومتر.
يمكن أن تنتج الموجات فوق الصوتية تأثير التجويف في المذيبات ، وتولد فقاعة التجويف الناتجة في وقت قصير جدًا من 10 إلى 11 ثانية ، مما يولد درجة حرارة عالية حوالي 5000 ألف في الفقاعة. بالمقارنة مع تقنية التحريك التقليدية ، فإن هذه السلسلة من التجويف أسهل في تحقيق الخلط الموحد للمنظار ، والقضاء على عدم وجود تركيز محلي ، وتحسين سرعة التفاعل ، وتحفيز تشكيل مراحل جديدة ، ويمكن أن تلعب أيضًا دور القص في التكتل ، وهو ما يفضي إلى تكوين الجسيمات الصغيرة. لا يحتوي تطبيق التكنولوجيا بالموجات فوق الصوتية على متطلبات خاصة على خصائص النظام ، طالما أن هناك وسيلة سائلة لنقل الطاقة. فيجاياكومار. R et al. تستخدم إشعاع الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة لإعداد Fe Superparamagnetic Fe3O4 الجسيمات ذات حجم الجسيمات 10 نانومتر من محلول خلات الحديديك.
باستخدام تأثير تقليل آثار خلات الصوديوم في الماء لتوليد خلات ، تم تخفيض FE جزئيًا إلى Fe في حوالي 180 درجة في مفاعل الضغط العالي. Yonghui Deng وآخرون ساخن FECL3أسيتات الصوديوم واليثيلين جليكول في مفاعل عالي الضغط على 200 درجة لمدة 8 ساعات لإعداد فورامغناطيسي Fe3O4 الجسيمات النانوية.
مبدأ هذه الطريقة هو أن أيونات المعادن والروابط المناسبة تشكل مجمعًا مستقرًا في درجة حرارة الغرفة. في درجة الحرارة المناسبة وقيمة الرقم الهيدروجيني ، يتم تدمير المجمع. يتم إطلاق أيونات المعادن مرة أخرى وتتفاعل مع أيونات OH في المحلول والمرسبات الخارجية والأكسدة لتوليد أكاسيد المعادن غير القابلة للذوبان ، والهيدروكسيدات ، والأملاح وغيرها من رواسب التكافؤ المختلفة. يمكن أن ينتج عن العلاج الإضافي جسيمات نانوية ذات حجم معين أو حتى الشكل.
2. الطريقة الحرارية المائية (Solvothermal):
التفاعل الحراري (Solvothermal) هو مصطلح عام للتفاعلات الكيميائية التي يتم تنفيذها تحت درجة حرارة عالية والضغط العالي في السوائل مثل المحلول المائي (المذيبات العضوية) أو البخار. الطريقة الحرارية المائية هي نوع من التوليف لإعداد مسحوق النانو الذي تم تطويره في السنوات العشر الأخيرة.ثلاثي الحديد رباعي الأكسيديحتوي على هذه الطريقة حجم الجسيمات الصغيرة ، وحجم الجسيمات الموحدة ، ولا حاجة إلى معالجة ارتفاع درجة الحرارة عالية في درجة الحرارة ، ويمكن أن تحقق المنشطات الأيونية متعددة التكافؤ. ومع ذلك ، تتطلب الطريقة الحرارية المائية استخدام معدات عالية من درجة الحرارة والضغط المقاوم للضغط ، وبالتالي فإن تكلفة هذه الطريقة مرتفعة ومن الصعب تحقيق إنتاج واسع النطاق.
نانومتر Fe3O4تستخدم طريقة الحرارية المائية في الغالب أملاح الحديد غير العضوية (FECL3 · 6H2س ، fecl2 · 4H2س ، فيسو4) وأملاح الحديد العضوية (Ferrocene Fe (C5H5)2) كسلائف ، هيدرازين ، البولي إيثيلين جليكول ، PVP ، إلخ. كقائد سطحي ، ويتم تصنيعه في محلول قلوي أقل من 200 درجة.
أعدت شوهينج صن سوبراماجغنتيك3O4جزيئات ذات حجم جسيمات يمكن التحكم فيها عن طريق طريقة الحرارية المائية. أولا ، fe3O4تم تحضير الجسيمات ذات حجم الجسيمات من 4nm باستخدام Fe (ACAC) 3 كمصدر Fe ، ثم Fe3O4تم تحضير الجسيمات النانوية ذات حجم الجسيمات من 4nm عن طريق التحكم في وقت الحجز وعوامل أخرى.
تشن لي وآخرون. ذكرت أن Fe3O4تم تحضير الجسيمات النانوية باستخدام FECL المشترك3 · H2س كسلائف بدلاً من Fe (ACAC) باهظة الثمن3.
يادونج لي وآخرون. ذكرت أن monodisperse fe3O4تم تحضير الجسيمات النانوية باستخدام FECL3 · 6H2O و NAAC و EG و PEG كمواد خام ، وكان حجم الجسيمات قابل للتعديل.
3. طريقة المستحلب الدقيق:
تشير طريقة المستحلب الجزئي إلى تكوين المستحضر بواسطة مذيبات غير قابلة للامتلاك تحت عمل الفاعل بالسطح ، أي أن الجزيئات البرمائية تقسم الوسط المستمر إلى مساحات صغيرة لتشكيل مفاعل صغير ، حيث يتفاعل المتفاعلات لتوليد الطور الصلب. بسبب الحد من المفاعل الدقيق في النواة ، وتشكل النمو البلوري ، والتفاقم ، والتجميع وغيرها من العمليات ، وجزيئات النانو مع طبقة من الفاعل بالسطح وتشكيل بنية ومورفولوجيا معينة.
يتمتع إعداد محفز نانومتر بواسطة طريقة المستحضر الدقيق بمزايا المعدات البسيطة ، والظروف التجريبية المعتدلة وحجم الجسيمات القابلة للتحكم ، والتي لا تضاهى في طرق أخرى. لذلك ، أصبحت تقنية مثيرة للاهتمام للغاية في تخليق محفزات النانو. يركز البحث عن إعداد محفز النانو بواسطة طريقة المستحضر الدقيقة في الغالب على التحكم في حجم الجسيمات ، في حين أن البحث عن التحكم في أحادي الجسيمات أقل نسبيًا.
4. طريقة SOL GEL
تستخدم هذه الطريقة التحلل المائي والبلمرة من ألكوكسيدات المعادن لإعداد SOL موحد من أكاسيد المعادن أو الهيدروكسيدات المعدنية ، ثم تكثفها في هلام شفاف. يتم تجفيف الهلام ومعالجته للحرارة لإعداد مسحوق أكسيد الفائق. عيب طريقة هلام SOL هو أن استخدام ألكوكسيدات المعادن كمواد خام يؤدي إلى ارتفاع تكلفة ودورة توليف طويلة في عملية التمرد. في الوقت نفسه ، لم يتم الإبلاغ عن تطبيق طريقة SOL-GEL لإعداد الجسيمات النانوية ذات حجم الجسيمات أقل من 100 نانومتر.
بالإضافة إلى ذلك ، تم الإبلاغ على التوالي طرق التحضير الأخرى مثل طريقة الميكروويف وطريقة مقدمة الكربونيل البيروليتية وطريقة الموجات فوق الصوتية وطريقة أكسدة الهواء وطريقة تقليل الانحلال الحراري وطريقة تقليل البوليول وما إلى ذلك.
الأسود في3O4يمكن الحصول على الجسيمات النانوية عن طريق إضافة FESO4محلول محلول الأمونيا في فرن الميكروويف لمدة 8s. Alivasatos et al. أعدت monodisperse - fe3O4الجسيمات النانوية ، منذ ذلك الحين ، تم استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع في إعداد الجسيمات النانوية للأكسيد المغناطيسي الأحادي. ليو وآخرون. الجسيمات النانوية المغناطيسية المحضرة بقطر 3nm باستخدام طريقة تقليل البوليول وتفاعل تقليل الأسيتيل أسيتونات الحديدية والأسيتيل أسيتونات البلاتين في المرحلة السائلة ذات درجة الحرارة العالية. كانت الجسيمات أحادية النزعة تحت حماية الفاعل بالسطح. منغ تشته وآخرون. أعدت بنجاحTriiron tetraoxideمسحوق متطرف ذو نقاء عالي ومغناطيسية قوية وتوزيع كروي عن طريق تحريض الأكسدة وأكسدة الهواء في Fe (OH)2تعليق في درجة حرارة الغرفة مع ph =10 أو نحو ذلك.
الوسم : Trioner Tetraoxide CAS 1317-61-9 ، الموردون ، المصنعون ، المصنع ، الجملة ، الشراء ، السعر ، الجزء الأكبر ، للبيع