纳米铁(用作催化剂等的物质)

纳米铁是通过将铁原子按纳米级别（E-9m）逐个堆叠而成的铁。尽管它的物理性质与普通铁相似，但在化学性质上有显著差异。例如，纳米铁能够在空气中自燃，而普通铁则不易燃烧。此外，纳米铁还表现出更强的耐腐蚀性能。

制备方法

纳米铁的制备方法包括物理法和化学法两类。

物理气相沉积法是通过真空蒸发、激光加热蒸发、电子束照射或溅射等方式使原料气化或形成等离子体，随后在介质中急剧冷凝。这种制备方法可以获得纯度高、结晶组织好的纳米微粒，并且易于控制粒度。然而，该方法的技术设备要求较高。具体而言，物理气相沉积法可分为惰性气体蒸发冷凝法、热等离子体法和溅射法。

在这种方法中，使用高纯度惰性气体（如氩气或氦气）在真空蒸发室中加热蒸发物质，产生的原子雾会与惰性气体原子碰撞而失去能量，最终凝聚形成纳米尺寸的团簇。

热等离子体法是通过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，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。

溅射法是利用溅射现象来代替蒸发制得纳米微粒。其中，离子溅射、等离子体溅射和激光侵蚀都是常见的溅射方法。

高能球磨法是一种无外部热能供给的高能球磨过程，也是由大晶粒转变为小晶粒的过程。通过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，使其在冷态下反复挤压和破碎，形成弥散分布的超细粒子。虽然该方法工艺简单、制备效率高、成本低，但由于容易引入杂质，纯度不高，颗粒分布不均匀。

深度塑性变形法是一种近年来发展的独特纳米材料制备方法。在准静态压力作用下，材料发生严重的塑性变形，从而使晶粒尺寸细化至亚微米级或纳米级。

化学还原法是利用还原剂将金属铁盐或其氧化物等还原制得纳米铁微粒。具体包括固相还原法、液相还原法和气相还原法。

固相化学还原法通常涉及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，再经过热处理和氢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。

液相化学还原法是在含有铁的液相体系中，采用强还原剂如KBH、NaBH、NH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。

气相化学还原法主要通过氢或一氧化碳还原固态金属铁盐，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。

微乳液法是利用微乳液的独特特性，提供制备均匀尺寸纳米粒子的理想微环境。通过将金属盐和还原剂配制成微乳液，两种微乳液混合时，胶团颗粒间的碰撞会在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。

电沉积法是一种有广泛应用前景的制备完全致密的纳米晶体材料的方法。它可以制得密度高、孔隙率小的纳米晶体材料，并且能很好地控制沉积镀层的组成。

热解法是利用热解、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。

高温水解法采用高压釜作为特制反应器，以水溶液作为反应介质，在特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。

活性氢-熔融金属反应法是通过含有氢气的等离子体与金属铁之间产生电弧，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。

纳米铁可用作特殊催化剂，也可以作为还原剂。

纳米铁.纳米铁.2024-10-27