Synthesis of hematite α-Fe2O3 nano powders by the controlled precipitation method

Síntesis de nano polvos de hematita α-Fe2O3 por el método de precipitación controlada

Recientemente se ha prestado mayor atención a la síntesis de nanopartículas de hematita, debido a sus propiedades y aplicaciones en diversos campos de la tecnología moderna. La ruta acuosa ha mostrado ser más simple y más versátil que las rutas no acuosas. En este estudio se sintetizaron nanopolvos de α-Fe₂O₃ (hematita) por el método de precipitación controlada en tres etapas: precipitación de precursores, lavado y calcinación. La precipitación se controla con cloruro férrico como precursor, e hidróxido de sodio como agente de precipitación, en agitación constante y pH 6. 

Se probaron con tiempos de reacción de 1 y 2 días. Con un día de reacción, se comprobó por DRX la síntesis de hematita, acompañada de maghemita; esta es una observación interesante, ya que las im-purezas de magnetita no se han informado en la síntesis de hematita por el método de precipitación controlada; además, no se eliminaron los cloruros en un lavado. Después de 2 días de reacción se concluyó que es posible obtener hematita y maghemita, pero con impurezas de magnetita y menos contenido de cloruros, gracias a lavados repetidos. 

Se encontró que el tiempo de reacción y los lavados repetidos utilizados en el proceso de síntesis juga-ron un papel importante en la determinación de la transformación de los óxidos de hierro y del tamaño de la partícula y de la fase. La Formación/transformación de fases a diferente tiempo de reacción y lavados repetidos se confirmó por análisis XRD, FT-IR, SEM y Raman. 

Las muestras con dos días de reacción, lavadas y calcinadas a 425 ºC, con tamaño < 100 nm, se asocian a una mezcla de hematita, magnetita y maghemita, con morfología casi de placas en forma de esfera, y los agregados están formados por partículas primarias semiesféricas cuyo tamaño, al parecer, es del orden de nanómetros.

1. INTRODUCCIÓN

Las formas de óxidos de hierro hematita (α-Fe₂O₃), entre otras, son de gran importancia en aplicaciones tecnológicas e industriales [1].  La hematita presenta una alta resistencia a la corrosión, por lo que se ha utilizado ampliamente en muchos campos, entre los que se encuentra el fotomodo para la electrólisis fotoasistida del agua.  Esto se debe a sus propiedades favorables, como una brecha de banda entre 2,0-2,2 eV, que permite absorber una fracción sustancial del espectro solar, la estabilidad química en el medio acuoso y la no toxicidad. Es un componente activo de sensores de gas, catalizadores, baterías de iones de litio, pigmentos y oxidantes en la composición de termitas [2-6]. También se utiliza en fluidos magnéticos, también llamados ferrofluidos, para la amortiguación en motores de inercia, amortiguadores, fluidos de transferencia de calor, etc. [7].