普鲁士蓝的初步研究

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1、第3章普鲁士蓝的初步研究世界上第一种铁蓝于1704年首先在普鲁士（在今日的德国）合成,故称为普鲁士蓝(PrussianBlue)。由于色泽鲜艳，着色力强，广泛用于造漆、油墨、绘画颜料和蜡笔、涂饰漆布、漆纸以及塑料制品等着色。近年来，具有300多年历史的普鲁士蓝又受到了人们的重视，普鲁士蓝膜及其类似物由于在电色显示[1]、电催化[2]和固体电池[3]、分子磁体研究[4]等诸多方面的应用而受到广泛关注。我们对普鲁士蓝的聚集过程、光照稳定性、热稳定性及化学稳定性等进行了较为系统的研究，并在利用纳米普鲁士蓝制备中性墨水、环保可降解墨水等方面作了有益的尝试

2、，取得了初步的研究成果[5-6]。3.1普鲁士蓝的制备及用途有关普鲁士蓝的化学组成有多种，最常见的是亚铁氰化铁钾和亚铁氰化铁两种,其化学式一般认为是KFe[Fe（CN）6]和Fe4[Fe（CN）6]3,工业上它们一般是由亚铁氰化钾（俗名:黄血盐）和亚铁盐反应后，再在酸性介质中经过氧化而生成的。有关普鲁士蓝的结构在许多教科书和专着中已经有论述[7-9],这里对普鲁士蓝的有关性质进行了较为系统的研究。3.1.1普鲁士蓝的实验室制备及聚集过程在实验室利用亚铁氰化钾和氯化铁等三价铁盐反应，即可制得普鲁士蓝，不同的反应物比例所得的产品组成不同。在亚铁氰化钾

3、和氯化铁的物质的量之比为1:1时，形成的产物是亚铁氰化铁钾KFe[Fe(CN)6]，一般称为普鲁士蓝(I)，化学方程式如下：K4Fe（CN）6+FeCl3==KFe[Fe（CN）6]+3KCl该体系是不稳定体系，随着放置时间的增长，粒子间有相互聚集而降低表面能的趋势。从热力学考虑，恒温、恒压下体系有自发降低自由焓的趋势，微粒自发聚集，缩小表面积。由晶核初发育的微粒为一次粒子（线形大小0.1～0.5μm），一次粒子聚集后成为二次粒子（线形大小0.5～10μm）。粒子一旦聚集，其结果是粒子增大，布朗运动速度降低，终于成为动力学不稳定体系。观察发现普鲁

4、士蓝溶液经历了“真溶液→胶体→悬浊液→沉淀”的逐步变化过程，在胶体阶段可观察到明显的丁达尔效应。如果及时稀释到0.005mol/L，则体系较为稳定，长期放置不会凝聚。如果将生成的沉淀及时分离并干燥，将会得到可溶性蓝色粉末，它是一种特殊形态的纳米级铁蓝颜料“可溶蓝”[10]。当“可溶蓝”干粉加入水中时会立刻散布成胶体状，溶解速度快而均匀，可以达到很好的着色效果。如果陈化后再分离干燥，得到的蓝色粉末溶解性不佳，甚至完全不溶。将亚铁氰化钾和三氯化铁按物质的量之比为3:4进行反应，得到的产物是亚铁氰化铁Fe4[Fe（CN）6]，一般称为普鲁士蓝(Ⅱ)，化

5、学方程式如下：3K4Fe（CN）6+4FeCl3==Fe4[Fe（CN）6]3↓+12KCl首先称取亚铁氰化钾和三氯化铁，分别放入100ml的烧杯中加水充分溶解。将亚铁氰化钾溶液迅速加到三氯化铁溶液中，用玻璃棒搅拌使之充分反应，立刻生成深蓝色粘稠状沉淀。静置后除去上层清液，用蒸馏水冲洗沉淀3－4次，真空抽滤，冷风烘干，得到亮蓝紫色固体普鲁士蓝(II)，它是不溶性的深蓝色沉淀[11]。3.1.2普鲁士蓝的用途普鲁士蓝有青光和红光两种色光，色泽鲜艳，着色力强，遮盖力略差，粉质较坚硬。它们耐晒、耐酸（在弱酸中不发生化学变化，遇浓硫酸煮沸则分解），但耐碱

6、性弱，对碱敏感，稀碱也能使其分解,所以不能与碱性颜料共用。当加热至170～1800C时结晶水开始分解，加热至200～2200C时便会分解出氨和氢氰酸。由普鲁士蓝制成的颜料成分中除了有为改进颜料性能而添加的少量外加物外，不允许含有其它填充料，如硫酸钡、碳酸钙。在若干应用情形下，它们会因为还原而失去蓝色，但在干燥后可被重新氧化,大部分可以还原到原来的蓝色。浅、淡色调当长时间暴露在日光中，趋向于褪色。普鲁士蓝可使用在油漆和瓷漆当中，如窗框和装潢油漆、汽车瓷漆、喷漆和“金属”加工(metallicfinishes)；它们还广泛应用在墨水和印刷油墨、复写纸

7、油墨、蜡笔、油毡、复合地板、纸张、洗衣蓝(laundryblue)以及其它等用途中。3.2普鲁士蓝(I)水溶液的稳定性研究3.2.1最大吸收波长选择用移液管移取0.005mol/L的普鲁士蓝(I)水溶液2mL于100mL容量瓶中，稀释定容后即配制成C=1×10-4mol/L的普鲁士蓝(I)水溶液。用双波长紫外可见分光光度计在500~900nm测定该浓度下不同波长的吸光度值，见表3.1，并绘制吸光度曲线图，见图3.1表3.1普鲁士蓝(I)水溶液不同波长的吸光度波长nm500550600650680700750800850900吸光度A0.0580.

8、2010.4820.7330.7840.7610.6320.4730.3440.117λ/nm图3.1普鲁士蓝(I)水溶液的最大吸收波长