题目：α-Fe2O3的水热合成及催化C-S偶联反应的研究

纳米材料被称为21世纪最有前途的材料，由于其具有特殊的性质而引起了人们广泛的关注。纳米材料是指三维空间中至少有一维处于100 nm尺度或由它们作为基本单元组成的材料[1]。α-Fe2O3是重要的无机化合物，是一种n-型半导体材料，结构为刚玉型，带隙宽度较窄（2.2 eV），在软磁材料、铁氧体的制备原料、抛光剂等方面具有很好的应用[2]，同时也是一种重要的无机化工原料，由于具有特殊的光学、磁学、电学性质，在许多领域中都有着广泛的应用。而纳米级的α-Fe2O3及其复合材料由于其独特的光学、电学和磁学性质使得它们在半导体材料、锂离子电池、磁存储装置、电子气敏元件、催化等领域具有很好的应用前景，已经引起了人们的特别关注。
纳米粒子是一种极好的催化剂，这是由于纳米粒子具有比较小的尺寸，比表面积大，固体表面原子与内部原子所处的环境不同，有许多不饱和键，导致了纳米颗粒表面存在许多缺陷，使得固体表面有很大的化学活性，特别容易和周围其它原子发生作用而稳定下来，使它具备了作为催化剂的基本条件，因而表现出很大的催化活性。所以我们着手研究了三氧化二铁和四氧化三铁在有机催化反应上的应用。相对以往的制备技术，该方法具有操作简单、条件可控、安全、对环境友好等优点，为绿色化学的发展提供了新的研究思路。
本论文的研究内容主要包括以下三部分：
(1)以六水合氯化铁、碳酸钠为原料，抗坏血酸作为还原剂，采用水热法制备花生状三氧化二铁纳米粒子。实验结果表明，用丙三醇作为溶剂，在180 ℃的温度下反应16 h，可以得到结晶性良好的花生状FeCO3粒子。然后将前驱体FeCO3在马弗炉中500 ℃煅烧2 h，即可得到花生状α-Fe2O3纳米粒子。研究了抗坏血酸的用量、丙三醇的用量、反应的温度等实验条件对产物的结晶性以及形貌的影响。结果显示，反应温度对产物的形貌影响不大，但会对产物粒径的均匀性产生影响；抗坏血酸的用量会对产物的形貌产生影响；而丙三醇的用量对产物的均匀性和分散性产生影响。
(2)以硫酸亚铁和氢氧化钾为原料，以1,2-丙二醇为还原剂，用水热法制备形貌可控的Fe3O4纳米粒子。实验显示，当反应温度为200 ℃，反应时间为24 h，即可得到Fe3O4粒子。研究了反应温度、碱的用量、还原剂的用量对产物物相和形貌的影响，而不同碱的浓度和还原剂的用量是Fe3O4晶体形貌形成的关键因素。
(3)本实验在无配体参与情况下，以α-Fe2O3为催化剂、乙醇钠为碱、NMP为溶剂，在135 ℃下反应24 h可以很好的完成C-S偶联反应，并且得到较高的产率。 实验通过改变不同的反应条件，可以得到不同的产率。进一步证明了催化剂的用量、配体、碱、溶剂、反应时间、反应温度都会对产物的产率产生影响。我们进一步对催化剂的循环使用进行研究，研究结果显示，由于α-Fe2O3具有磁性，可以很好的作为下一次反应的催化剂，并且催化效率只有很少的降低。结果表明纳米氧化铁为催化剂，有利于提高反应的产率。