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铁的氧化物及羟基氧化物广泛存在于自然环境中,它们几乎遍布全球的各个角落,如大气、各种水体、土壤、岩石层以及生物体内等。Α-FeOOH,β-FeOOH,γ-FeOOH,δ-FeOOH是四种最常见的铁的羟基氧化物,它们还是自然界中钢铁腐蚀的主要产物,因各物种的化学稳定性不同,一定条件下各物种之间可以相互转化。 近年来,许多学者研究发现Fe(Ⅱ)离子或其它具有还原性质的有机或无机配体对铁氧化物及羟基氧化物的溶解过程具有催化作用。根据催化剂的基本性质,我们推测Fe(Ⅱ)离子等对铁氧化物及羟基氧化物的形成及转化过程应该同样具有催化作用。在多年从事氧化铁制备研究基础上,通过实验证实了Fe(Ⅱ)离子对铁氧化物形成过程的催化作用并将其成功地应用到氧化铁的合成中,找到了一条合成铁氧化物的新途径。该途径叫做催化相转化。 本论文旨在对自然环境中钢铁腐蚀中铁的羟基氧化物的转化机理进行详细地研究。由于在自然条件下各种铁的羟基氧化物的存在环境与本文讨论的过程具有很大的共性,通过对羟基氧化物的形成及转化机制研究,对自然环境下钢铁的腐蚀及铁的循环过程产生一个新的认识。 本论文以在实验室模拟自然环境中钢铁的腐蚀过程为基础,用自制的四种铁黄作为反应前驱物,在厌氧环境下,以微量Fe(Ⅱ)为催化剂,Fe(Ⅱ)存在下各物种的转化机理为目的进行了研究。 本论文研究的主要内容包括: (1)四种不同铁黄物种的制备 通过文献调研及实验室前期的研究,利用制备条件相对简单的方法进行不同铁黄物种的制备。 (2)以不同铁黄物种为前驱物,通过低温近中性条件下不同温度、不同pH值、有、无微量Fe(Ⅱ)存在时四种铁黄陈化过程研究,用FT-IR、XRD和FESEM表征检测其变化,结果表明:在低温近中性溶液中,δ-FeOOH与γ-FeOOH在陈化时都会发生相变,相变程度与温度、pH条件及外加Fe(Ⅱ)离子的影响较明显,低温陈化所得的最终产物为α-FeOOH。温度越高,转化速度越快;pH为中性时,Fe(Ⅱ)的加入使其转化速度加快,转化更加彻底,表明低温下δ-FeOOH和7-FeOOH陈化相转化机制都以溶解再结晶为主。相同条件下β-FeOOH和a-FeOOH由于自身稳定性及较高的晶化程度,在低温近中性条件下都很稳定,均没有发生明显相变化。