激光化学法制备Fe系纳米材料及其应用研究.doc

激光化学法制备Fe 系纳米材料及其应用研究 with Laser Chemistry Method 项目批准号59271016京化工大学? 郭广生*、高晓云、张敬畅、杨福明、李强等 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（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。 表Fe 系纳米粒子及性能一览 粒子组成 Fe 链Fe Fe/C Fe/Si Fe/C/Si Fe/O Fe/N 粒径/nm 10~50 50~160 7~50 5~30 8~30 3~5 3~5 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。