在制备纳米级铁粉中氮气的作业

刘思林:工程师,从事纳米材料及其特性研究工作。

收稿日期:1998211217用热分解法制备纳米级铁粉刘思林　滕荣厚　徐教仁　于英仪(钢铁研究总院新材料研究所　北京100081)摘　要　用热分解法制备纳米级铁粉,通过改变热分解温度、Fe (CO )5的蒸发温度和稀释比,可以控制粉末的平均粒度;同时探讨了表面活性剂对粉末平均粒度的影响,指出在特定的热分解条件和选择适宜的表面活性剂的情况下,可以制备平均粒度<10nm 的铁粉。

关键词 热分解法　铁粉　纳米粉末NANOM ETER Fe POWD ER PREPA RED BY TH ERM AL D ECOM PO S IT I O NL iu Sili n ,Teng Ronghou ,Xu J i aoren ,Y u Y i ngy i (A dvanced M aterials In stitu te ,C ISR I ,Beijing 100081)Abstract T he nanom eter Fe pow der w as p rep ared by therm al decom po siti on .T he pow der’s m ean p article size can be con tro lled th rough changing the ther 2m al decom po siti on tem p eratu re ,evapo rating tem p eratu re and dilu ti on rati o .T he influence of the su rface activato r on the m ean p article size of the pow der is discu ssed .It is indicated that the pow der w ith the m ean p article size under 10nm can be p rep ared th rough therm al decom po siti on w hen selecting the ap 2p rop riate su rface activao r .Key words therm al decom po siti on iron pow der nanom eter pow der1　前言纳米粉末具有与大块材料不同的磁学、电学、光学、化学、热学等物性,作为潜在的新的功能材料受到各界的重视。

一、实验目的1. 学习纳米铁的制备方法；2. 掌握实验室安全操作规程；3. 熟悉化学实验基本操作，提高实验技能。

二、实验原理纳米铁是一种具有特殊物理、化学性质的新型材料，其制备方法有多种。

本实验采用高温氢气还原法，以氯化亚铁为原料，在高温条件下，利用氢气将氯化亚铁还原成纳米铁。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：高温炉、反应管、酒精灯、玻璃棒、烧杯、电子天平、干燥器、研钵、筛子等；2. 试剂：氯化亚铁（FeCl2）、氢气（H2）、高纯氮气、高纯氢气、蒸馏水。

四、实验步骤1. 称取0.5g氯化亚铁，放入反应管中；2. 将反应管置于高温炉中，升温至500℃；3. 用高纯氮气将反应管内的空气排尽，并保持氮气流量为100ml/min；4. 将高纯氢气通入反应管，流量为200ml/min；5. 保持反应温度和氢气流量，反应时间为2小时；6. 反应结束后，关闭氢气，待反应管冷却至室温；7. 将反应产物取出，用蒸馏水洗涤3次；8. 将洗涤后的产物放入干燥器中干燥；9. 用研钵将干燥后的产物研磨成粉末；10. 用筛子筛选出纳米铁粉末。

五、实验结果与分析1. 实验结果：成功制备出纳米铁粉末，粉末呈黑色，颗粒大小约为50nm；2. 分析：本实验采用高温氢气还原法，成功制备出纳米铁。

实验过程中，氮气作为保护气，防止了铁在高温下与氧气反应，保证了实验结果的准确性。

通过筛选，得到了粒径较小的纳米铁粉末。

六、实验讨论1. 实验过程中，氮气作为保护气，对实验结果至关重要。

在高温条件下，铁易与氧气反应，导致产物氧化，影响纳米铁的制备质量。

因此，选择合适的保护气是保证实验顺利进行的关键；2. 实验过程中，氢气流量对纳米铁的制备也有一定影响。

氢气流量过大或过小，都可能影响纳米铁的粒径和制备质量。

因此，在实际操作中，需根据实验要求，调整氢气流量；3. 实验过程中，反应温度对纳米铁的制备质量也有一定影响。

过高或过低的温度都可能影响纳米铁的粒径和制备质量。

2023-2024学年安徽省阜阳市九年级上学期第一次月考化学模拟试题注意事项：1.化学试卷共两大题17小题,满分40分,考试时间50分钟。

2.本试卷包括“试题卷”和“答题卷”两部分,“试题卷”共4页,“答题卷”共2页。

请务必在“答．题．卷．”上答题,在“试题卷”答题是无效的。

3.考试结束后,请将“试题卷”和“答题卷”一并交回。

4.考试范围：第1～2单元。

一、选择题(本大题包括12小题,每小题1分,共12分。

每小题的4个选项中只有1个符合题意)1.中华诗词文化博大精深，蕴含很多科学技术，下列诗词中描述场景涉及的变化与其他三项不同的是（）A.何意百炼钢，华为绕指柔B.东风夜放花千树，更吹落，星如雨C.粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间D.千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金2.太和羊肉板面是阜阳的地方特色美食，在制作的过程中主要发生了化学变化的是() A．和面B．擀面C．扯面D．煮面3.我们研究和发展化学学科的最基本的手段是（）A.猜想B.实验C.推理D.分类4.熟悉化学实验安全警示标志，妥善应对实验安全问题，是重要的实验技能。

你认为运输硫酸的车辆应张贴的警示标志是（）A. B. C. D.5.实验的规范操作是化学科研的重要技能，下列实验装置或操作正确的是()A.加热液体B.加入固体C.检查气密性D.收集氧气6.我国“天宫号”空间站使用了“人造空气”，“人造空气”中氧气、氮气、二氧化碳的体积分数分别为21%、78%、0.7%。

下列说法中正确的是（）A.该“人造空气”的主要成分都不是空气污染物B.将带火星的木条放入“人造空气”中，会立即复燃C.为了宇航员呼吸，“人造空气”中的氧气体积分数越大越好D.“人造空气”中的氮气不参与呼吸作用，应该除去7.用托盘天平称量1.2g药品时，称量过程中，发现指针向右偏移，这时则应（）A.立即增加砝码B.立即减少药品C.继续添加药品D.立即移动游码8.通过一段时间的学习，相信你已经会观察、描述实验现象，下列有关化学反应的现象描述正确的是（）A.红磷在空气中燃烧产生大量的白雾，生成白色固体B.铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色的四氧化三铁C．木炭在氧气中燃烧，发出白光，产生黑色固体D．硫在空气中燃烧火焰呈淡蓝色，而在氧气中燃烧火焰呈明亮的蓝紫色9.实验活动是获取化学知识的重要途径，下列有关用高锰酸钾制取氧气的实验操作中，正确的是（）A.先将高锰酸钾装入试管，后检查装置的气密性，防止装药品导致装置漏气B.加热时，先对试管进行预热，后对准药品部位进行加热，防止受热不均，试管炸裂C．排水法收集氧气时，导气管口产生气泡，立即收集，防止氧气流失D．实验完毕，先把导管移出水面，后吹灭酒精灯，防止发生倒吸10.下列物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是（）A.水蒸气、水银B.双氧水、白磷C.冰水混合物、食用醋D.洁净的空气、液氮11.实验的调控是一种重要技能，下列实验中不能达到实验目的的是（）A.比较蜡烛火焰各层温度B.验证蜡烛燃烧的产物中含有水C.探究空气与呼出气体中二氧化碳的多少D.测定空气中氧气的含量12.墩墩化学兴趣小组为探究催化剂的作用，取等质量的A、B两种固体，其中A为氯酸钾，B为氯酸钾和二氧化锰的混合物，同时加热至充分反应，得到的气体体积与时间的关系如图，其中正确的是（）A B C D二、非选择题(本大题包括5小题,共28分)13.（5分）阅读下列短文，回答问题。

2022-2023学年广西北海市九年级上学期期末化学试题1.下列变化中属于化学变化的是A．石刻雕像B．葡萄酿酒C．苹果榨汁D．冰雪融化2.下列图标表示“禁止燃放鞭炮”的是（）A．B．C．D．3.下列物质不属于空气污染物的是A．N 2B．CO C．NO 2D．可吸入颗粒物4.下列说法错误的是A．石油是一种重要的资源B．一氧化碳气体有毒C．稀有气体可作燃料D．干冰用于人工降雨5.下列属于氧气化学性质的是A．具有助燃性B．不易溶于水C．无色无味D．密度比空气大6.地壳中含量最多的金属元素是A．氧B．硅C．铝D．铁7.下图为某粒子的结构示意图,下列说法正确的是A．该粒子有 12 个质子B．该粒子有 2 个电子层C．该粒子属于非金属元素D．该粒子已达到相对稳定结构8.如图所示的化学实验基本操作中，错误的是A．熄灭酒精灯B．闻药品气味C．读出液体体积D．检验二氧化碳9.某地温泉中富含硫、铜、锌等，可以治疗皮肤病。

这里的“硫、铜、锌”指的是A．分子B．原子C．元素D．单质10.关闭燃气灶阀门，火焰就会熄灭，其利用的灭火原理是A．降低可燃物的着火点B．降低可燃物的温度C．隔离可燃物D．隔绝氧气11.科学家尝试用Na2SeO3清除人体内活性氧，Na2SeO3中Se元素的化合价是A．+2 B．+4 C．+6 D．-212.厨房使用的液化气，在0.024m3的钢瓶中可容纳体积为25m3的石油气。

其主要原因是A．分子间有间隔B．分子的质量很小C．分子在不断运动D．分子由原子构成13.C60的发现使人类了解到一个全新的碳世界，下列说法正确的是（）A．足球由C 60构成B． C 60这种物质由碳原子直接构成C． C 60是一种新型化合物D． C 60在氧气中完全燃烧生成CO 214.下列描述正确的是A．金刚石和石墨都是碳的单质，性质完全相同B．铁丝在空气中不能燃烧，是因为铁不与氧气反应C．一氧化碳、氢气、甲烷都能燃烧，可通过检验产物加以鉴别D．硫在中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，并生成有刺激性气味的气体15.下列关于能源、资源的叙述正确的是A．煤、石油、天然气都是可再生的B．地球上可利用的淡水资源取之不尽，用之不竭C．空气是一种宝贵的资源，其中体积分数最大的是氧气D．人们正在利用和开发的其他能源有太阳能、风能、地热能、氢能等16.宏微结合是化学学科特有的思维方式。

在制备纳米级铁粉中氮气的作业制备纳米级铁粉是一种重要的纳米材料制备方法，具有广泛的应用前景。

其中，氮气在制备过程中发挥着关键作用。

本文将重点介绍在制备纳米级铁粉过程中氮气的作用和其对产物性质的影响。

氮气在制备纳米级铁粉的过程中扮演着保护气体的角色。

由于铁粉在制备过程中容易受到空气中的氧气和水汽的氧化和腐蚀，因此需要使用惰性气体来保护铁粉的性质。

氮气具有惰性，在高温下不会与铁发生反应，可有效地保护铁粉的稳定性。

氮气还在制备过程中起到调节反应气氛的作用。

纳米级铁粉制备的反应通常在高温下进行，所以需要在反应室中设置氮气的流量来改变气氛。

适当的气氛控制可在一定程度上影响铁粉的形貌、尺寸和分散度等性质。

氮气的流量和压力可以通过实验调节，以达到预期的反应条件。

氮气还可以用于调节反应温度。

在制备纳米级铁粉的反应过程中，反应温度是一个非常重要的控制参数。

适当的反应温度可以提高反应速率，增加产量和纯度，同时降低杂质的含量。

通过控制氮气的供给和流动，可以有效地控制反应温度的升降，从而优化制备条件。

氮气对纳米粒子的形貌和晶型也有一定影响。

研究表明，适当的氮气流量和温度可以影响纳米粒子的形成机制，进而调控其晶型和晶格结构。

这对于纳米级铁粉的性能和应用具有重要意义。

例如，通过调控氮气流量和温度，可以制备出具有优良催化活性或磁性的纳米级铁粉。

综上所述，氮气在制备纳米级铁粉中扮演着重要角色。

它不仅起到保护和调节反应气氛的作用，还影响纳米粒子的形貌、晶型和晶格结构等性质。

合理利用氮气可以优化纳米级铁粉的制备条件，提高产量和纯度，进一步拓展其应用领域。

在制备纳米级铁粉中氮气的作业纳米级铁粉因其独特的物理和化学性质，在许多领域具有广泛的应用。

例如，在磁性材料、催化剂、电子器件等方面都有出色的表现。

因此，制备纳米级铁粉成为了科研和工业领域的重要任务。

在纳米级铁粉的制备过程中，氮气发挥着至关重要的作用。

本文将详细介绍纳米级铁粉的制备工艺及其应用前景。

一、纳米级铁粉的制备背景及意义纳米级铁粉的制备背景源于对微观世界的探索和研究。

随着科学技术的发展，人们对材料的需求越来越多样化，对性能的要求也越来越高。

纳米级铁粉因其卓越的性能，如高强度、高硬度、优良的磁性能等，成为了研究的热点。

二、氮气在纳米级铁粉制备中的作用在纳米级铁粉的制备过程中，氮气的作用主要体现在两个方面：一是作为保护气，防止铁粉氧化；二是通过调节氮气流量，控制铁粉的生成速率，从而影响纳米级铁粉的粒径和形貌。

三、纳米级铁粉制备工艺流程纳米级铁粉的制备工艺主要包括以下几个步骤：1.配料：按照一定的配比，将铁源和氮气供应系统准备到位。

2.熔炼：将铁源加热至液态，同时通入氮气，确保铁液不被氧化。

3.冷却：在熔炼过程中，控制氮气流量，使铁液逐渐冷却，形成纳米级铁粉。

4.破碎、筛选：将冷却后的纳米级铁粉进行破碎和筛选，以满足不同应用领域的需求。

5.收集、包装：将制备好的纳米级铁粉进行收集和包装。

四、氮气供应与控制方法在纳米级铁粉制备过程中，氮气的供应与控制至关重要。

氮气流量过大或过小都会对制备效果产生影响。

一般情况下，氮气流量应控制在合适的范围内，以确保铁液的冷却速度适中，从而获得理想的纳米级铁粉。

五、制备过程中注意事项1.确保氮气质量，防止杂质污染。

2.控制氮气流量，避免过大或过小。

3.加强设备维护，确保制备过程的稳定性。

4.注意安全防护，防止高温、高压等危险。

六、纳米级铁粉的应用前景纳米级铁粉因其优异的性能，在许多领域具有广泛的应用前景。

如在磁性材料方面，纳米级铁粉可应用于磁性器件的制备；在催化剂方面，纳米级铁粉可作为高效催化剂应用于环境保护、能源转化等领域。

铁的冶炼中n2的作用
铁的冶炼是一种非常复杂的过程，其中氮气（N2）起着重要的作用。

氮气是大气中最主要的成分之一，它在铁的冶炼过程中有以下几个作用：
1. 保护铁水和钢水的氮气覆盖层
在高温下，铁水和钢水表面会产生一层氮气覆盖层，这层覆盖层可以防止铁水和钢水与空气中的氧气发生反应，从而起到保护作用。

2. 改善钢的性能
在铁水中加入氮气可以改善钢的性能，例如提高钢的强度、韧性和耐蚀性等。

3. 降低铁水和钢水中的杂质含量
氮气可以与铁水和钢水中的一些杂质反应，使其转化为易于分离的固体物质，从而降低铁水和钢水中的杂质含量。

4. 降低冶炼成本
在炼铁和炼钢的过程中，加入适量的氮气可以降低冶炼成本，提高产量和经济效益。

综上所述，氮气在铁的冶炼过程中发挥着重要的作用，它可以保护铁水和钢水、改善钢的性能、降低杂质含量和降低冶炼成本。

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纳米级铁粉制备的实验报告思考题思考题1：纳米级铁粉制备的原理是什么？为什么可以制备出纳米级的铁粉？纳米级铁粉制备的原理是通过物理或化学方法将铁原料转化为纳米级颗粒。

常用的制备方法包括溶胶-凝胶法、气相法、溶剂热法等。

制备纳米级铁粉的关键在于控制反应条件和反应速率。

在纳米级尺寸下，材料的表面积相对较大，因此具有更高的活性和特殊的物理、化学性质。

通过合适的制备方法，可以控制反应条件，使得反应速率适当降低，从而有利于纳米级颗粒的形成。

思考题2：纳米级铁粉制备的影响因素有哪些？如何优化制备过程以获得高质量的纳米级铁粉？纳米级铁粉制备的影响因素包括原料选择、反应条件、溶剂选择、表面活性剂的添加等。

为了获得高质量的纳米级铁粉，可以优化制备过程。

首先，选择适当的原料，如纯度高、颗粒均匀的铁原料。

其次，调节反应条件，如反应温度、反应时间、反应物浓度等，以控制反应速率和颗粒尺寸。

此外，选择合适的溶剂和表面活性剂，可以调节反应体系的溶解度和界面活性，有利于纳米级颗粒的形成和稳定。

思考题3：纳米级铁粉的应用有哪些？为什么纳米级铁粉在这些应用中具有优势？纳米级铁粉在许多领域具有广泛的应用。

例如，纳米级铁粉可以用于磁性材料、催化剂、生物医学、环境修复等方面。

纳米级铁粉具有以下优势：首先，纳米级尺寸下的铁粉具有较大的比表面积，因此具有更高的活性和反应性。

其次，纳米级铁粉具有特殊的物理、化学性质，如磁性、光学性质等，可以应用于各种功能材料的制备。

此外，纳米级铁粉还具有较好的生物相容性和生物活性，可以用于生物医学领域的药物传递、肿瘤治疗等。

思考题4：纳米级铁粉制备过程中可能遇到的问题有哪些？如何解决这些问题？在纳米级铁粉制备过程中，可能遇到的问题包括颗粒尺寸不均匀、聚集现象、反应速率过快或过慢等。

为了解决这些问题，可以采取以下措施：首先，优化反应条件，如调节反应温度、反应时间等，以控制颗粒尺寸和反应速率。

其次，选择合适的溶剂和表面活性剂，可以调节反应体系的溶解度和界面活性，有利于纳米级颗粒的形成和稳定。

《纳米级MOF基硫化物电催化材料的合成及其氮气还原性能研究》篇一摘要本文主要探讨纳米级金属有机框架（MOF）基硫化物电催化材料的合成工艺及其在氮气还原反应中的性能研究。

通过对合成方法的深入探索及实验结果的分析，我们成功制备出具有优异电催化性能的MOF基硫化物材料，并对其氮气还原性能进行了系统研究。

本文旨在为相关领域的研究者提供一种新的电催化材料合成思路及性能评估方法。

一、引言随着全球能源危机和环境问题的日益严峻，氮气还原反应（NRR）作为获取清洁能源的重要途径，备受科研工作者的关注。

而MOF基硫化物因其独特的结构特性和优异的电催化性能，在NRR领域展现出巨大的应用潜力。

因此，研究和开发高性能的MOF基硫化物电催化材料成为当前的研究热点。

二、MOF基硫化物电催化材料的合成1. 材料选择与设计我们选择了适合作为电催化材料的金属离子和有机配体，通过合理的配比和结构设计，制备出具有高比表面积和良好稳定性的MOF前驱体。

2. 合成方法采用溶剂热法，通过调节反应温度、时间及浓度等参数，成功合成出纳米级MOF基硫化物电催化材料。

该方法具有操作简便、成本低廉、产率高、重复性好等优点。

三、材料表征及性能分析1. 结构表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段，对合成的MOF基硫化物电催化材料进行结构表征，确认其晶体结构和形貌。

2. 电化学性能测试在氮气还原反应中，我们对MOF基硫化物电催化材料进行了循环伏安测试（CV）、电化学阻抗谱（EIS）等电化学性能测试，并对其氮气还原性能进行了评估。

四、氮气还原性能研究1. 氮气还原反应机理通过理论计算和实验分析，我们研究了MOF基硫化物在氮气还原反应中的机理，探讨了其活性位点及反应过程中的电子转移过程。

2. 性能评价在相同的实验条件下，我们将合成的MOF基硫化物电催化材料与其他材料进行对比，评估其在氮气还原反应中的性能。

实验结果表明，MOF基硫化物电催化材料具有优异的氮气还原性能，其产率和选择性均高于其他材料。

《纳米级MOF基硫化物电催化材料的合成及其氮气还原性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的不断增长，寻找高效、环保的能源转换和存储技术已成为科研领域的热点。

其中，氮气还原反应（NRR）作为一种潜在的氮源制备技术，在电催化领域具有广阔的应用前景。

近年来，纳米级MOF（金属有机框架）基硫化物因其独特的结构和优异的电催化性能，在NRR领域受到广泛关注。

本文旨在研究纳米级MOF基硫化物电催化材料的合成方法，并探讨其氮气还原性能。

二、材料合成1. 材料选择与设计本研究选用适当的金属离子和有机配体，设计合成具有高比表面积和优异电导率的MOF前驱体。

该前驱体在经过适当的硫化处理后，可得到MOF基硫化物电催化材料。

2. 合成方法采用溶剂热法合成MOF前驱体，通过控制反应温度、时间及浓度等参数，得到均匀分散、尺寸可控的MOF纳米结构。

随后，通过硫化处理，将MOF转化为硫化物电催化材料。

三、材料表征1. 结构分析利用X射线衍射（XRD）技术对合成的MOF基硫化物进行物相分析，确定其晶体结构。

通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察材料的形貌和微观结构。

2. 性能测试采用电化学工作站对MOF基硫化物进行循环伏安（CV）测试和线性扫描伏安（LSV）测试，评估其电催化性能。

同时，通过氮气还原反应（NRR）测试，分析其氮气还原性能。

四、氮气还原性能研究1. 反应机理MOF基硫化物电催化材料在NRR过程中，通过吸附氮气分子并激活其化学键，实现氮气的还原。

通过分析材料的电子结构和化学键合状态，探讨其NRR反应机理。

2. 性能评价通过比较不同条件下MOF基硫化物的NRR性能，包括反应温度、电解质浓度等，评价其催化活性。

此外，分析材料的稳定性、选择性和转化率等参数，综合评估其在实际应用中的潜力。

五、结果与讨论1. 合成结果成功合成出均匀分散、尺寸可控的MOF基硫化物电催化材料。

XRD和SEM/TEM结果表明，材料具有较高的结晶度和良好的形貌。