普魯士藍 一種聚合絡(luò )合物由C、N、Fe三種元素組成
普魯士藍,英文名Prussian Blue(簡(jiǎn)稱(chēng)PB),又名滕氏藍、亞鐵氰化鐵,是一種聚合 絡(luò )合物 ,是由C、N、Fe三種元素組成,一般指亞鐵氰化鐵,其分子式為Fe?[Fe(CN)?]?, 密度為1.8 g/cm3, 其不溶于水,微溶于大多數有機溶劑, 普魯士藍具有立方晶體結構,容易與水形成膠體。 其在加熱時(shí)會(huì )分解,可以釋放出有毒的 氰化氫 和 氮氧化物 的煙霧。 普魯士藍常被作為顏料 使用,主要應用于美術(shù)、雕塑、紡織行業(yè)。 在醫療 、工業(yè)、分析化學(xué)中也均有應用。
研究歷史 早在18世紀,柏林的顏料制造商和鉀鹽賣(mài)家兼 煉金術(shù)士 便發(fā)現了普魯士藍,他們是在在制作胭脂紅時(shí),通過(guò)觀(guān)察其中的沉淀的才偶然發(fā)現了亞鐵氰化鐵(普魯士藍),Fe?[Fe(CN)?]?,后稱(chēng)作普魯士藍)。 1814年,首次通過(guò)電解Na?[Fe(CN)?]獲得了普魯士藍。
結構特點(diǎn) 1936年提出了第一個(gè)關(guān)于普魯士藍立體結構模型, 當時(shí)認為普魯士藍是一種簡(jiǎn)單的 NaCl 類(lèi)似物,Fe(III) 和 Fe(II) 離子位于面心立方晶格節點(diǎn)中,然而該模型并未指出C、N原子所在的位置。1939年提出了普魯士藍的另一結構模型,該結構模型雖然確定了CN 離子位于晶格邊緣的橋接位置,但仍未確定過(guò)量Fe(III)離子所在的位置。 直到1977年,通過(guò)單晶電子和 中子衍射技術(shù) 精確測量了普魯士藍的詳細結構信息,確定了過(guò)量Fe(III)離子位于間隙位置,才正式確定普魯士藍的晶體結構。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì) 普魯士藍一般為深藍色,是一種聚合絡(luò )合物,由C、N、Fe三種元素組成,一般指亞鐵氰化鐵,其分子式為Fe?[Fe(CN)?]?, 密度為1.8 g/cm3,沸點(diǎn)為25.7 ℃,其不溶于水,微溶于大多數有機溶劑。
化學(xué)性質(zhì) 普魯士藍易溶于酸、堿,可形成膠體。 其在加熱時(shí)會(huì )分解,可以釋放出有毒的氰化氫和氨氣。
在實(shí)驗室中,普魯士藍的生成反應還可以用來(lái)檢測CN?:
制備方法 在PH為0的鹽酸溶液中加入一定量的 PVP 作為保護劑,加入K?FeC?N?,攪拌至完全溶解,在80 ℃恒溫反應20個(gè)小時(shí),將反應物離心后用乙醇和水洗滌干燥后,即得普魯士藍粉末。 亞鐵氰化鹽發(fā)生氧化反應也可直接獲得普魯士藍。
納米級普魯士藍常采用 電化學(xué)沉積法 制備,即將電極放入含有三價(jià)鐵離子和K?Fe(CN)?的電解液中,三價(jià)鐵離子在電極的作用下會(huì )得到電子被還原為亞鐵離子,亞鐵離子進(jìn)而和K?Fe(CN)?發(fā)生反應制得納米級普魯士藍。
應用領(lǐng)域
顏料 普魯士藍最開(kāi)始被用作繪畫(huà)的顏料。 其還在彩繪泥塑方面也有應用。 并由此衍生出一種工藝—— 藍曬工藝 。
醫療領(lǐng)域 普魯士藍在醫療領(lǐng)域也具有很廣泛的應用,醫學(xué)上對于 鐵血黃素 的傳統染色方法便是對于普魯士藍的很好利用,主要是由 鹽酸 和普魯士藍在不同配比下形成不同濃度的染液,繼而分別對病理切片進(jìn)行染色處理,通過(guò)觀(guān)察其顏色變化來(lái)判斷鐵血黃素的含量。 普魯士藍的另一應用便是作為一種納米材料,普魯士藍納米材料具有很高的化學(xué)穩定性和生物安全性,所以常被用作靶向藥物的基礎材料, 并且普魯士藍所包含的鐵離子和亞鐵離子可以互相轉換,利用這一特點(diǎn)普魯士藍也可以應用于成像處理。
分析化學(xué) 普魯士藍還可用來(lái)檢測患者 扁桃酸 水平,之前便有報道一種用羥肟酸鐵比色法快速檢測扁桃酸的方法,這種檢測方法雖然快捷,但制備過(guò)程中涉及到對皮膚有刺激性且劇毒的 鹽酸羥胺 。 而通過(guò)比色法使用普魯士藍進(jìn)行檢測便沒(méi)有上述問(wèn)題,并且操作簡(jiǎn)單,通過(guò)測定不同波長(cháng)條件下的吸光度,進(jìn)而的到相應吸光度條件下的線(xiàn)性回歸方程。 通過(guò)分光光度法,普魯士藍還可以用來(lái)檢測蔬菜中的 維生素C 的含量,因為維C本身便具有還原性,可以將普魯士藍中的三價(jià)鐵離子還原為二價(jià)鐵離子,而二價(jià)鐵離子可以和與K3[Fe(CN)6]反應生成可溶性普魯士藍,通過(guò)測定普魯士藍在特定波長(cháng)的吸光度變化便可以推算出維C含量。
化工領(lǐng)域 普魯士藍本身具有很好的穩定性,可以通過(guò)化學(xué)方法將制備好的普魯士藍用于對電極的修飾, 一種對稱(chēng)型可變色 超級電容器 便是應用普魯士藍作為電極修飾材料的應用,氧化鎢薄膜和普魯士藍薄膜具有電極變色作用,利用在不同離子變化狀態(tài)下兩種材料的變色互補性,進(jìn)行可變色超級電容器的構筑,進(jìn)而利用脈沖激光沉積法制備包含兩種材料的復合薄膜,通過(guò)將這種復合薄膜做為電極,制作出一種對稱(chēng)型可變色超級電容器。 普魯士藍所具有的立體結構和原子特點(diǎn),使其具備了一定的催化性和 氧化還原性 ,而 石墨烯 材料雖然具有良好的導電性,但其沒(méi)有特定的化學(xué)功能,所以可以將普魯士藍納米材料和石墨烯材料通過(guò)真空抽濾而制作一種普魯士藍-氧化石墨烯復合薄膜,使得他們的特點(diǎn)得到綜合和加強。
環(huán)境領(lǐng)域 水中污染物的去除最高效的方法便是吸附法。 而普魯士藍因為具有良好的骨架 結構,其可以與碳納米管海綿以及 鐵氰化鎳 修飾的椰殼纖維結合形成一種三元結構,進(jìn)而去吸附處理放射性污染水中得Cs+。
安全事宜 據報道,普魯士藍可以引起輕度 低鉀血癥 ,因為普魯士藍可能結合胃腸道中的其他電解質(zhì)。從而導致胃腸道癥狀包括腹痛或腹脹、便秘等,這會(huì )導致胃腸蠕動(dòng)進(jìn)一步降低,但可以用纖維瀉藥和高纖維飲食來(lái)治療。 導致小鼠、大鼠和兔急性毒性的口服劑量為 >8000mg/kg。其表現癥狀包括頑固性便秘、梗阻或電解質(zhì)嚴重減少。
儲存及保藏 貯存地應保持通風(fēng)和干燥, 不可與堿性物質(zhì)共存、防高溫。