摘要：評述了近些年鐵酸鋅的應用現狀，包括在處理工業廢水、脫硫材料、高性能吸波材料、防腐涂料以及阻燃劑等方面。介紹了制備鐵酸鋅的機械化學合成工藝、溶膠-凝膠工藝、水熱合成工藝、焙燒法工藝、共同沉淀工藝、金屬有機鹽熱分解工藝等，概括出了各種工藝的原理、條件、優缺點以及發展狀況。并指明了未來發展方向。

　　關鍵詞：鐵酸鋅;光催化;脫硫;吸波性;制備工藝

　　鐵酸鋅是一種化學性質相對穩定、無毒無害環保型材料、其在光照下不會被腐蝕，還具有廣泛的功能特性[1]。例如軟磁特性[2]、電性[3]、還是一種熱氣體脫硫吸收材料[4-5]。具有很高的光催化特性，納米鐵酸鋅還是高性能的無機透明顏料。Xu等[6]制備了鐵酸鋅摻雜二氧化鈦光催化劑，發現其對降解酸堿指示劑有著良好的光催化特性。

　　牛玉等[7]發現了鐵酸鋅在較高能量可見光的照射下能夠表現出較好的光催化特性。Bangale等[8]對納米晶鐵酸鋅的潤濕試驗中通過測量其接觸角，得到由于鐵酸鋅的高表面能，材料的接觸角θ=0°。

　　1鐵酸鋅的應用現狀

　　1.1納米鐵酸鋅光催化工業廢水處理

　　造紙廢水中含有大量的木素等酚類有機物，有學者提出采用納米鐵酸鋅作為催化劑處理造紙廢水。wong等[9]研究了納米鐵酸鋅處理造紙廢水利用光催化和超聲降解連續系統在可見光照射下降解苯酚。其方法是利用鐵酸鋅負載在活性炭作為催化劑，將苯酚置于連續系統中，進行苯酚降解反應，通過蒸發測試，光催化測試，吸收測試等。

　　最后得出其降解率與初始溶液的pH值有關，而且隨著光催化劑的回收重復利用次數的增加，其降解率呈下降趨勢。沈櫟等[10]運用水熱共沉淀法將鐵酸鋅負載在石墨烯納米片表層，制備出新復合型光催化劑，并在復合工業染料廢水中模擬光催化進行脫色處理中效果顯著，去除率可達98%，并且經過四次循環去除率應在百分之80%左右。

　　曹鋒等[11]同樣利用共沉淀法對工業燃料廢水進行脫色處理脫色率同樣也可達到95%左右，循環使用后效果依然顯著。我國有80%的農藥廠在生產有機磷農藥。而國內每年排放的農藥廢水量驚人的高達1.5億t，其中進行處理后排放的不超過10%，處理合格的僅達到1%[12]，所以尋求高效快捷的處理手段成為廣大學者研究的焦點。吳慧芳等[13]對采用鐵酸鋅對農藥廢水進行預處理后，調節pH值后再進行電解，發現其對綜合農藥廢水中重鉻酸鹽指數去除率較高一般都在50%以上，幾乎完全去除農藥中的色度。

　　1.2高溫煤氣脫硫劑

　　鐵酸鋅作為脫硫劑是將鐵酸鋅與適當的助劑混合擠壓而制成的。鐵酸鋅具備氧化鐵和氧化鋅的共同的優異性能，即具有耐高溫性又具有極高的脫硫效率,并且可以循環往復使用。因此,鐵酸鋅脫硫劑在熱電聯產，煤氣聯合發電、增壓硫化床等領域有著較好的應用前景。

　　目前,國外較多科研機構對鐵酸鋅作為高爐脫硫劑材料進行了研究,效果顯著在我來很有可能實現工業化。馮慶吉等[14]制備了CuO-Zn-Fe2O4脫硫劑，采用固定床反應器對該脫硫劑性能進行測試，結果表明加入CuO的脫硫劑活性組分的分散性能增加，脫硫過程中含硫氣體可以更好的與活性位接觸，從而提高了脫硫劑脫硫性能。

　　1.3納米鐵酸鋅的高性能吸波應用

　　納米吸波材料是能夠吸收轉化投射到其表面的能量波，并且將吸收的能量波轉化為熱能等形式儲存或消耗掉[15]。納米級鐵酸鋅具有較強的吸波性能[16]，其可以有效地吸收、散射投射到其表層的紅外光波、電磁波等。另外還何以把吸收的波段轉化成其他形式的能量儲存起來。

　　有報道稱稱美國的B-2轟炸機隱身涂層就采用氧化鐵材質作為吸波材料，因此在其在隱身領域具有較好的應用前景。另一方面還可以利用其吸波特性，同樣通過摻雜特定元素制備成具有吸附高輻射危害波源的防輻射服和防輻射隔離網，用來保護人們免受高危輻射的危害。

　　1.4防銹涂料及阻燃劑

　　納米級鐵酸鋅也是近些年也被廣泛應用于鐵酸鹽材料方面，其是氧化鐵的活性產物，高溫下性能穩定，不溶于水以及酸堿性溶液，具有較強的分散性，對其進行多元素復合也可以用于耐高溫涂料方面，周銘等[17]通過制備納米級復合鐵酸鋅涂料，并進行了耐海水性腐蝕試驗，研究發現，添加鐵酸鋅的納米材料相較于添加其他物質的防腐材料具有較強的耐腐蝕特性。

　　楊保俊等[18]通過對軟PVC試樣進行添加納米鐵酸鋅后對復合PVC材料進行了阻燃性能測試，發現添加少部分鐵酸鋅PVC材料阻燃性能明顯，明顯的改善了復合PVC材料的熱穩定性，另外鐵酸鋅的添加量對PVC材料拉伸強度斷裂伸長率有著明顯的影響。

　　2鐵酸鋅的制備工藝

　　傳統的鐵酸鋅制備工藝有多種，如水熱法、沖擊波法、共同沉淀法、凝膠溶膠法、金屬有機鹽熱分解法等，以上工藝雖各有可取之處，但都存在原料較貴、操作過程復雜、設備要求高等缺點。目前隨著人們對鐵酸鋅利用價值的探索和開發，尋求一種工藝簡單，成本低廉的鐵酸鋅制備工藝具有重要的現實意義。

　　2.1機械化學合成工藝

　　機械化學合成工藝是制備納米化合物的新工藝，其通過球磨使多種金屬材料相互作用形成復合納米材料。該工藝首次是由日本京都大學提出。其最初目的是是利用高能球磨，使粉末間相互作用合成鐵氧體。后來人們慢慢發現該工藝還可制備納米復合材料[19]。Kim等[20]以三氧化二鐵和氧化鋅粉末為原料,通過高能球磨進行機械化學合成,在室溫條件下成功合成鐵酸鋅納米材料。該工藝設備結構簡單、產能高、合成元素容易控制等優點,但該工藝總反應時間較長、因此能耗較高、雜質不宜分離、粉末分散性不好。

　　2.2溶膠-凝膠工藝

　　溶膠-凝膠工藝是將金屬化合物溶解于有機溶劑中,在通過水解、聚合等手段,形成含有金屬粒子的溶膠材料,再經過陳化形成三維網絡的結構的凝膠,然后在真空烘干箱中進行低溫烘干處理,得到干凝膠,再對干凝膠進行煅燒處理,進而得到納米粉末。石曉波等[21]以氧化鐵、氧化鋅為原料，檸檬酸為配合劑,通過溶膠-凝膠工藝過程,從而制備出納米晶鐵酸鋅。張嘉等[22]采用溶劑熱的方法，在溫和的條件下制備出了結晶性好、分布均勻的中空鐵酸鋅納米微球。

　　該工藝生成的產品有較強的均勻性、易于實現高純化、工藝簡單,生產周期短、反應能耗低、具有較好的磁學性能。但該工藝也存在一定的缺點，如對原料要求高,有機溶劑有毒,低溫烘干時容易開裂等。未來溶膠-凝膠工藝發展的方向是尋找替代價格較高的金屬醇鹽的無機鹽，另外尋求無毒無污染的有機溶劑也是研究的焦點。

　　2.3水熱合成工藝

　　水熱合成工藝是在高溫高壓條件下，采用水為介質制備無機納米復合材料的一種較為傳統成熟的工藝。閆鑫等[23]采用硝酸鐵、硝酸鋅、氫氧化鈉的水溶液為原料進行水熱合成法制備納米鐵酸鋅。Zhang等[24]以硫酸鋅和三氯化鐵為主要原料，氫氧化鈉為沉淀劑，硫酸鈉為分散劑，在403K下水熱反應15h，制備出粒徑均勻的納米鐵酸鋅。

　　采用該工藝制備出的納米材料產物分散性好、粒徑分布均勻且較窄、純度高、形貌容易控制、不宜造成環境污染。但該工藝對原料純度要求較高,因此成本也高,水熱合成整個過程非可視不宜控制,只能通過檢測反應產物來對試驗過程進行調整，后期還需要進一步改進。

　　2.4焙燒法工藝

　　焙燒法是將兩種反應物料按一定摩爾比換算成質量比，稱取合適質量簡單混勻后倒入行星式球磨機的鋼罐中。并配上合適的鋼球進行研磨來制備鐵酸鋅。徐明等[25]采用焙燒伐進行了鐵酸鋅的制備研究，采用分析純的氧化鋅和三氧化二鐵為原料，研究了時間、溫度配比等條件對產物的影響。發現要獲得結晶度好、粒徑均勻、分散性好、純度高的鐵酸鋅的最優條件為：反應物等摩爾配比時，球磨預處理0.5h，焙燒溫度993K，焙燒時間1h。

　　采用焙燒法制備鐵酸鋅，焙燒溫度較高時，反應速度較快，產物純度極高，反應物結晶度較好，顆粒粒徑大分布不均勻，結晶冷卻過程固熔程度較高，難以磨細處理;焙燒溫度較低時，反應過程緩慢，反應產物成分復雜。

　　2.5共同沉淀工藝

　　共同沉淀工藝是納米材料最為經典的制備工藝。其工藝流程是將加入沉淀劑反應后的鹽溶液進行熱加工處理得到納米材料的工藝。徐國財等[26]采用共同沉淀工藝對納米鐵酸鋅的制備進行了研究，以乙酰丙酮鋅和三乙酰丙酮鐵為原料,采用該工藝制備出納米鐵酸鋅晶體材料后,用聚甲基丙烯酸甲酯對納米級鐵酸鋅進行包裹,制備出納米鐵酸鋅與聚甲基丙烯酸甲酯的復合材料。

　　水解納米鐵酸鋅用于分散丙烯酸甲酯乳液聚合,聚合體系穩定,乳膠粒子呈明顯的核殼球形分布。這說明一步水解可以得到的尖晶石結構納米鐵酸鋅粉體,且具有良好的水基分散性,為進一步綠色化利用納米鐵酸鋅提供了參考。何濤[27]采用共同沉淀工藝和溶溶劑熱工藝相結合的方法制備出鐵酸鋅納米晶體，并對其結構和形貌進行了研究，最后，將納米級鐵酸鋅材料復合到紡織衣物表層，并對紡織衣物進行防輻射性能測試，發現其相比于沒有防輻射材料的衣物有較強的的防輻射特性。

　　采用共同沉淀工藝所制備的納米級鐵酸鋅具有活性好、分散性好等優點，且過程工藝及設備結構簡單、一般低溫情況下就可以實現、工業化前景廣闊。但該工藝所產生沉淀物一般為膠狀物，在后期處理方面存在困難,其次是粉體的團聚難以有效克服,所造成的的后果是粒徑大小不均勻，這就直接影響后續的煅燒工序。

　　2.6金屬有機鹽熱分解工藝

　　金屬有機鹽熱分解工藝[28]采用其它易蒸發的溶劑(蒸餾水、乙醇等)與金屬原料配制成溶液,再將配置好的混合溶液噴入特定的高溫氣氛中,混合溶液中在高溫環境下金屬進行熱分解的同時溶劑也隨之蒸發,進而直接得到純度較高的金屬氧化物粉末材料。

　　Yu等[29]通過該工藝以硝酸鎳、硝酸鐵為原料，蒸餾水和水為溶劑成功制備出粒徑均勻的納米鐵酸鎳粉末。該工藝在生產過程中容易根據試驗需求通過控制反應溫度、噴霧速度的工藝參數來達到目的。與其他工藝相比,采用該工藝制備的納米級材料比表面積大、分散性好、密度小、粉末燒結性優異。此外,該工藝過程結構簡單,反應產物不需要進行再次除雜提純處理,這就有效避免了不必要的污染,從而保證了產物的純度。但該工藝所產生的氣體具有較強腐蝕性，因此該工藝對設備的耐腐性能要求較高。

　　3結語

　　隨著科學技術的不斷進步以及新技術的不斷出現，再加之鐵酸鋅近些年來的廣泛應用，尋求一種節能高效的鐵酸鋅制備工藝成為廣大學者的研究焦點。但納米材料的制備過程中很容易發生團聚，使其粒徑變大，所以在納米鐵酸鋅的制備過程中如何防止納米鐵酸鋅的團聚，以及后續的保存問題也值得我們去進一步研究。同時，上述鐵酸鋅的制備工藝目前仍處于初級階段，要真正實現工業化生產鐵酸鋅還需要進行不斷地研究。在未來的發展方向上，重點是開發新的鐵酸鋅制備工藝，完善較為成熟的工藝，加快其盡早實現產業化。

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