Исследование процессов восстановления кислородосодержащих соединений железа

На сегодняшний день нанопорошки металлов являются одной из самых быстро развивающихся областей материаловедения, обладающих большим потенциалом практического применения как в чистом виде, так и в виде добавок к другим материалам. В частности, наноразмерный порошок железа может применяться в электротехнической индустрии, в процессах создания магнитных жидкостей, систем записи и хранения информации, в биологии и медицине.

Несмотря на то, что на настоящий момент известен ряд методик получения наноразмерных порошков железа, механизм формирования наночастиц и возможности влияния на него до сих пор тщательно исследованы не были. Актуальность работы заключается в том, что, если будет разработан метод получения нанопорошков Fe, позволяющий контролировать в них дисперсность частиц, то появится возможность производить вещество с требуемыми физико-химическими свойствами. В связи с этим целью данной работы было исследование процессов восстановления кислородосодержащих соединений железа.

Для получения кислородосодержащего соединения – в данном эксперименте гидроксида железа – использовался нитрат железа (III) и осадитель – едкий натр. Осаждение проводилось в контролируемых условиях: при постоянном pH, температуре и скорости смешивания. Получившееся вещество было разделено на несколько серий образцов, каждый из которых был восстановлен в токе водорода в течение разного времени. Методом рентгеновской дифрактометрии был произведен качественный и количественный фазовый анализ. Морфология и дисперсность полученного порошка железа были изучены при помощи просвечивающего электронного микроскопа. Также методом БЭТ были определены удельные площади поверхности частиц синтезированного материала.

По результатам РФА в полученных образцах железа были обнаружены фазы α-Fe и оксида Fe₃O₄. Наличие оксида можно объяснить недостаточной степенью восстановления некоторых образцов или, в большинстве случаев, их вторичным окислением. Определено, что содержание оксида Fe₃O₄ снижается с увеличением времени выдержки.

По результатам ПЭМ установлено, что получившиеся частицы порошка гидроксида железа имеют форму иголок.