激光化学法制备Fe 系纳米材料及其应用研究
Study on Preparation and Application of Iron Series Nano-scale Materials
with Laser Chemistry Method
项目批准号：
29170110、59271016、29641003 、29971003北京化工大学 郭广生
*、高晓云、张敬畅、杨福明、李强等由于激光具有高强度、高单色性和高选择性，在纳米粒子的制备中显示出独特的优势。本项目采用
150W、750W CW CO2激光器，成功地制备出了各种Fe 系纳米粒子(可达公斤级/日)，并详细研究了制备工艺参数对纳米粒子性能的影响和粒子的制备动力学参数与微观结构的关系，考察了Fe/C、Fe/O纳米粒子在F-T 合成、乙苯脱氢反应中较高的活性和选择性。该项目无论在理论上、还是在工业应用中无疑均具有重大的价值。●主要研究成果与重要进展
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（ 1） 研制了两套激光气相法制备纳米粒子的设备（如图）；并且，采用磁场、电场和滤膜等捕集手段较好地解决了粒子 的收集难题。运用动力学参数实时测量技术，详细研究了工 艺参数与纳米粒子性能间的函数关系，为纳米粒子的定向激 光加工提供了理论依据（即粒子性能可控）。 （ 2） 可通过改变原料和反应气体，制备各种组成的纳米粒子，且获得的粒子性能优越（见表）。（即粒子的组成可控） （ 3） 首先报道并研究了Fe/C、Fe/O纳米粒子在F-T合成、乙苯脱氢反应中较高的活性和选择性，显示了较好的工业应用前 景。 |
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表Fe 系纳米粒子及性能一览
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粒子组成 |
Fe |
链Fe |
Fe/C |
Fe/Si |
Fe/C/Si |
Fe/O |
Fe/N |
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粒径/nm |
10~50 |
50~160 |
7~50 |
5~30 |
8~30 |
3~5 |
3~5 |
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应用领域 |
磁性材料 |
磁性材料 |
催化材料 |
催化材料 |
催化材料 |
催化材料 |
磁性材料 |
● 代表性论文
1. 高晓云，张敬畅等，激光热解法制备铁系超微粒，中国激光，1992，19(3)，235~240
2. 张敬畅，赵宏等，F-T 合成超微粒子碳化铁催化剂制备的研究，高等学校化学学报，1992，13(9)，1265~1267
3. 郭广生，张九岭等，激光气相法制备Fe2O3 超微粒子，无机材料学报，1993，8(3)，377~381
●奖励情况：
合成气定向转化为低碳稀烃的超微粒子（UFP）催化剂的研制和催化原理的研究，获国家石油和化学工业局（原化工部）科技进步二等奖，证号98I-2-017● 专利情况：
获国家发明专利一项，制金属粉体的激光气相法及其设备，公开号CN 1064426A● 应用前景、成果转化
用激光化学法制备的纳米粒子相比其它方法的产物而独具特色，主要表现在：具有较好的反应选择性、高活性、高可控性等，并且获得的粒子表面存在高密断键、悬键等，这在催化领域中具有很好的应用价值。本项目首次提出以元素Fe 为出发点，随后将系列开发用激光化学法制备其它元素（如Co、Ni、Rh、Pd、Pt 以及镧系、锕系等）的纳米粒子，必将获得各种奇异性能，开拓出更新的应用前景。本项目开发的Fe/C、Fe/O、Fe/N 等纳米粒子作为催化和磁性材料的工业应用正在进行之中。特别是Fe/C纳米粒子在F-T 合成中对丙烯的特殊选择性（接近100%）是本催化剂的突出特点，有望在工业生产中得到应用。
工程与材料科学部、国际合作局
主办
数理科学部、化学科学部 协办
