[发明专利]一种纳米黄色氧化铁合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米黄色氧化铁合成方法，特别是涉及一种纳米黄色氧化铁的生物催化合成方法，属于合成化工领域。

背景技术

纳米黄色氧化铁是传统且重要的氧化铁无机材料的一种，除具备氧化铁无机材料的共性优点外，还具备其独有特点，可作为功能颜料用于高档汽车、精密仪器、自行车、摩托车等的表面漆，以及用作化妆品、食品、药品等着色添加剂等。

目前，制备纳米黄色氧化铁的主要方法有氧气（空气）氧化法、胶体化学法、羰基铁氧化法、氯酸钠氧化法等几种。其中，氧气（空气）氧化法为气、固、液三相反应，反应机理和工艺条件复杂，颗粒形态难以控制，分散性差。胶体化学法中使用大量有机溶剂，分离和纯化困难，且成本较高。羰基铁氧化法中的主要原料羰基铁的制备比较困难，成本很高，且需经过高温煅烧才能获得纳米铁黄，煅烧过程极易导致颗粒凝并或烧结，或使颗粒晶型发生变化。氯酸钠氧化法尽管工艺简单，但铁胶向铁黄的转化过程对颗粒形态的影响较大。整体上，这些方法属于化学合成方法，均存在化学合成工艺中不同方面与不同程度的缺陷。

公开号为CN1438318与CN1896249的中国专利文献公开了利用微生物催化合成黄铁矾黄色铁颜料的方法，具体是将硫酸亚铁和硫酸钾、硫酸钠、硫酸铵等作为主要的反应物，将游离的或固定化的微生物作为催化剂进行生产。但该生物催化合成技术未涉及纳米黄色氧化铁的合成。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种纳米黄色氧化铁合成方法，特别是纳米黄色氧化铁的生物合成方法，该方法能够利用生物合成的优点解决现有合成方法工艺复杂、分离纯化困难、成本高、产物质量不易控制等技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种纳米黄色氧化铁合成方法，其特征在于：是生物催化合成方法，实施方法是：制备浆料反应物，所述浆料反应物组分是FeSO₄·7H₂O1.0kg/m³～100kg/m³、CO(NH₂)₂0.2kg/m³～20kg/m³、二甲基硅油0.05g/m³～2.3g/m³、CaCl₂0.25kg/m³、NaH₂PO₄0.2kg/m³、Mg(NO₃)₂0.18kg/m³、葡萄糖0.05kg/m³～0.3kg/m³，pH2.5～5.5；向浆料反应物中接种氧化亚铁硫杆菌，在30℃温度条件下反应，反应过程中通入空气；当浆料反应物中50%Fe²⁺反应完时，加入油酸继续反应，油酸加入量0.05mol/m³～0.1mol/m³；反应结束，水洗、过滤、干燥制得纳米黄色氧化铁。

上述合成方法中，氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）是生物催化合成中常规菌种，可以从多各渠道或方法获得（如中国典型培养物保藏中心CCTCCM88063、美国模式菌种收集中心ATCC23270）。菌种使用时一般用行业惯常操作方法，采用9K液体培养基富集和稀释涂平板分离纯化。

上述合成方法的技术原理在于：浆料中的硫化亚铁在微生物的作用下，氧化水解，在微生物以及二甲基硅油、CO(NH₂)₂、NaH₂PO₄复合助剂的催化下，转化形成氧化铁，并在微生物细胞表面沉积，从而迅速形成纳米黄色氧化铁。CaCl₂、Mg(NO₃)₂、葡萄糖等有利于维持微生物活力和细胞表面活性，促进氧化铁的氧化合成。

在优选条件下，上述方法可以做如下优化：

上述合成方法，浆料反应物中CO(NH₂)₂与FeSO₄·7H₂O质量比值控制在1:5。

上述合成方法，浆料反应物中二甲基硅油与Fe²⁺的摩尔浓度比值≤3.8:100。

上述合成方法，浆料反应物初始pH2.5。