氧化铁红(C.I.颜料红101, Iron Oxide Red或称铁红)是最重要的红色无机颜料，化学成分Fe₂O₃，适用于颜料用是α-型Fe₂O₃, 而γ-型Fe₂O₃用作为磁性材料。

同一化学结构的氧化铁红颜料，由于粒径大小分布的不同，可显示不同的色调，例如采用沉降法测定的粒径分布及BET法测定的平均粒径氧化铁红颜料，当粒径微细显示黄光红色(Y,左)，随粒径加大，逐渐变为红色(R,中)及蓝光红色(V,右)调,电子显微镜图像,云南颜料粉色粉。

氧化铁红颜料粒径大小与分布(沉降法,左); BET法测定比表面积(中)显示彼此差异，结果表明: 氧化铁红颜料粒径大的蓝光红色(V)给出最低的比表面积数值，而黄光红色(Y)有最高的比表面积(中); 耐气候牢度试验表明, 经过不同时间后(2~14个月) 其光泽度的降低, 以粒径大的蓝光红色(V)最低(右)。

透明氧化铁颜料要充分展示其透明度和着色力，对紫外线具有良好的屏蔽性, 广泛地应用于涂料、油墨和塑料制品中。粒子间产生强大的界面力量，粒子粘合难分散，颜料的分散过程：首先是选择适当的基料和润湿分散助剂，然后通过机械设备的润湿、分散过程制成初级分散体，再选择合适的研磨设备进行研磨。对分散相对低粘度的系统可选用球磨机，砂磨机（含玻璃、钢、氧化锆珠）。经过充分分散（一般细度达到5μm 以下），就能显现出透明氧化铁的优良性能。

透明氧化铁颜料要充分展示透明度和着色力，必须将其完全分散。透明氧化铁粒子细小，介质中呈现良好的透明性。对紫外线具有良好的屏蔽性，广泛用于木材着色、汽车面漆、罐头内壁涂料等。由于它透明性和颜色，使木材的自然纹理更鲜明，较强的紫外线吸收使木器寿命长久。透明氧化铁无毒，可与酚醛树脂配套，生产罐头食品罐内壁涂料。

透明氧化铁优异耐候性，价格相对便宜，部分代替有机颜料，与铝粉颜料或珠光颜料配套，用于汽车面漆，产生随角异色效应，需要高的透明性和高分散性

许多生产商都向用户提供预分散色浆，以增大与树脂基料的兼容性。为适应涂料的水性化趋势，生产商已向涂料用户供应水性透明氧化铁的预分散色浆。

粒子间产生强大的界面力，粒子紧紧粘合难分散，理想的颜料分散过程：首先是选择适当的基料和润湿分散助剂，经过机械设备分散过程制成初级分散体，再进行研磨。

对分散相对低粘度的系统可选用球磨机，砂磨机(含玻璃珠、钢珠、氧化锆珠)。经过充分分散（一般细度达到5μm 以下），显现出透明氧化铁的优良性能。

专利中推荐采用硬脂酸的乙醇溶液对氧化铁进行表面改性，提高亲油性. 可以分散于有机溶剂中显示优异的分散体稳定性。

实例1:  将0.01mol 硬脂酸溶于10ml乙醇中, 搅拌下在室温加入溶解有4.4g九水合硝酸铁的50ml乙醇溶液, 反应5min迅速加入5ml浓氨水, 生成棕黄色沉淀, 过滤, 干燥得棕黄色粉末前驱体。5g前驱体粉末放入密闭的聚四氟乙烯反应器中, 置于马弗炉中升温至250℃保温6 h, 用氯仿与丙酮洗涤,. 得2,3g棕黑色粉改性的三氧化二铁颜料。

依据应用介质的极性不同，为获得满意的应用性能，需对氧化铁颜料极性调整，诸如降低氧化铁颜料的极性，则更适于有机溶剂中分散。专利中推荐采用硬脂酸的乙醇溶液对氧化铁进行表面改性，提高透明氧化铁颜料亲油性. 可以分散于有机溶剂中显示优异的分散体稳定性。

透明氧化铁红粒子微细, 比表面积大,粒子易发生聚集，尤其是水性分散体中颜料自身比重大,易沉降。水性色浆,具有优异的耐气候牢度可强烈吸收紫外线, 优异的耐热稳定性，高着色强度与透明度,保护着色木质与天然纹理，如与透明型有机颜料拚色更提高鲜艳度; 制备水性色浆的氧化铁颜料，需增加氧化铁颜料极性，专利中推荐采用丙烯酸嵌段共聚物以及钛酸酯偶联剂CT-115A处理透明氧化铁红, 以BASF公司产品透明氧化铁红Red L2817 (BASF), 制备水性漆的实例, 如表28。

实例1: 将前六种组份混匀后，缓慢加入氧化铁红颜料Red L 2817, 加完后高速分散均匀；在转速为I000-4000rpm 的高速搅拌下, 加入防沉增稠剂气相SiO₂, 形成均匀浆料分散体，用泵将浆料分散体输入到珠磨机中研磨分散2~3遍, 直到浆料分散体细度小于2μm, 停止研磨,在研磨的浆料分散体中加入厚浆型消泡剂(Foamex 810)，调成合适的粘度(25℃, 斯托默粘度70- 85KU),制得透明氧化铁红超细水性色浆分散体。

同时资料中^[60]研究了采用在聚丙烯酸钠的水溶液中进行C.I.颜料红101(氧化铁红)颜料的表面改性, 结果表明，改性剂分子通过化学和物理吸附作用作用于颗粒表面，改性的颜料颗粒分散在水溶液中后，Zeta电位表明赋予颗粒表面相对较高的负Zeta电位，从而增强了颗粒之间的静电和空间排斥,  使其有效分散和稳定。改性的颜料在水中的沉降时间从1.05h增加到264.4h，粒径(D₅₀)从1.09减小到0.85μm，着色强度从100%增加到115%。

类似地报道了^[61]以聚丙烯酸钠进行氧化铁红(C.I.颜料红101)的表面改性, 使用的三环颜料公司H130型氧化铁红(粒度1.09μm)颜料。改性剂聚丙烯酸酯钠水溶液(D3008,.Rohm&Haas Co.)，分子量5000，pH 2~4，粘度100~600 cP。定量氧化铁红颜料放入200ml烧杯中, 滴加入改性剂,搅拌加热45min。制备改性氧化铁红产物, 测定着色力、粒度(d₅₀)、Zeta电位、沉降时间、差热分析、红外吸收光谱。

测定的未改性氧化铁红(原料)、改性样品601＃、德国产品(Bayerrox130G、Bayerrox130B)，着色强度、粒度(d50)、Zeta电位、沉降时间等特性。结果表明: 未改性氧化铁红(原料) Zeta电位呈正值23.64,改性氧化铁红样品601＃在水中的沉降时间从1.05小时增加到264.4h, 粒度(d50)从1.09降低到0.85μm，着色强度从100增加到115, Zeta电位变为负值－50.15, 绝对值大于商品颜料拜耳公司Bayerrox130G、Bayerrox130B, 如表29。

试样601＃中改性剂分子于颗粒表面通过化学和物理吸附，在水溶液中分散后，赋予颗粒表面具有高的负Zeta电位，增强颗粒之间的静电和空间排斥的使颜料分散体显现优良的稳定性。氧化铁红及改性氧化铁红601＃Zeta电位与pH的关系,见图56。改性氧化铁红IR光谱吸收谱图中, 归因于-COOH振动的1550.85cm-1、1456.33cm-1吸收峰消失，表明氧化铁红颗粒并非简单地物理吸附改性剂, 已经与改性剂分子反应产生新的化学键。化学吸附改性剂与其羟基(-OH)作用产生共价键或氢键。氧化铁红的改性，金属氧化物(Fe₂O₃)在水中水解形成含有OH特将发生下述反应：

改性氧化铁红601＃样品的红外光谱说明了Fe₂O₃晶格中的存在Fe-O,作为改性剂分子有许多羧酸基团，可以与Fe₂O₃晶格中的Fe-O反应, 生成如下新化学键(R代表烷基，L代表Fe₂O₃晶格)：

测定其差热分析(DTA)、热重分析, 图57(左)显示了原料氧化铁红的DTA和TGA曲线，在温度上升至500℃左右吸收热量伴随着水蒸气挥发，对于TGA曲线在610℃减重量为2.45％。图57(右)显示样品601＃的DTA和TGA曲线，低于500℃由于除去水分及挥发物显示吸收热量，高于500℃以上，氧化铁中的改性剂的分解。改性剂放热氧化，这表现DTA曲线500℃处有更强的放热峰, 样品601＃在610℃时的TGA重量损失约为5.10％。

图57 原料氧化铁红(左)601＃样品(右)的DTA / TGA曲线。

采用差热分析(DTA)与热重分析(TGA) , 观察601＃试样改性剂在氧化铁红颗粒表面产生物理和化学两种类型的吸附,通过将改性颜料在水中浸泡3h反复洗涤, 基于改性剂物理吸附较弱,聚合物易溶于水, 发生解吸附; 但改性剂化学吸附的不易除去。

通过(DSC)差示扫描分析,显示在温度610℃处洗涤样品的重量损失约为2.45％ 处于原料和601＃样本之间，可以认为改性剂在改性氧化铁红601＃样品表面上既存在化学吸附也存在物理吸附。

专利中^[62]采用在碱性介质中由FeCl₃与Mg(NO₃)₂水溶液混合物, 采用共沉淀的方法制备FeOOH/Mg)(OH)₂的前驱体沉淀物。将氢氧化物的沉淀倒入二氯化铁FeCl₂水溶液中,加热至沸反应1h, 制备改性的新γ-型氧化铁红Fe₂O₃微粒,粒径8-18 nm, 具有高的比饱和磁化强度为70 emu/g。

近年,许多学者十分关注通过氧化铁红实施TiO₂表面包覆改性，制备复合性颜料,不仅可改变颜色, 而且可以提供具有UV光催化活性或呈现强的磁性特征。

西安交通大学^[63]通过使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为调节剂的水热法(Hydrothermal method.) 制备γ-Fe₂O₃/TiO₂纳米多孔复合微球, 改性颜料不仅显示光催化活性催化特性在紫外线照射下高效又可重复地用于对酸性染料甲基橙的光催化降解而且还显示出高效率磁热疗(Magnetic hyperthermia)特性。

四氧化三铁多孔微球制备: 采用水热法由1.35g的FeCl₃·6H₂O、4.4g柠檬酸钠、0.3g尿素和0.2g聚丙烯酸钠(PAAS，MW=10,000)溶解在40ml水中,放入聚四氟乙烯衬里的高压釜，在200℃反应12h，冷却至室温, 通过磁力分离收集黑色Fe₃O₄沉淀物。

制备氧化铁微球表面包覆二氧化钛: 10mg预制备四氧化三铁分散在25ml乙醇，2ml去离子水和3ml 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液(15mg/ml)混合物中。加入由四氟化钛(TiF₄)粉末溶解在稀HCl中pH=3.0制备的TiF₄(0.05M)溶液8ml, 在液高压釜中200℃反应2h，反应过程中Fe₃O₄氧化成γ-Fe₂O₃, 水和乙醇洗, 获得最终γ-Fe₂O₃/TiO₂棕色复合产物。多孔改性复合微球形成过程,如图58。

TiO₂是一种比较理想的光催化剂, 不足之处是缺少对可见导光的响应特性只吸收紫外光区域, 由于带隙较宽(锐钛矿3.2eV),光生载流子(光生电子与空穴)复合率很高，导致量子效率很低, Fe₂O₃化学稳定性好、且带隙较窄(带隙能2.2eV),因此将其组成复合颜料, γ-Fe₂O₃/TiO₂增强光催化活性的机制, 如图59。

在γ-Fe₂O₃/TiO₂光催化剂存在下, 对甲基橙(MO)溶液(C.I.酸性橙52)进行光降解试验

不同紫外光照射时间，比较多种光催化剂商品P25，纯TiO₂和γ-Fe₂O₃,γ-Fe₂O₃/TiO₂光催化降解浓度的变化规律，如图60云南氧化铁红颜料染料电话。

而且纳米复合微球具有磁热疗(Magnetic hyperthermia)特性, 用于与感应电磁场相互作用频率穿透身体组织内, 在肿瘤部位磁性纳米粒子应用交变磁场(AMF ,Alternating magnetic field)远程加热特性, 局部肿瘤部位温度可增加到42℃以上，降低癌细胞生存能力。

含有γ-Fe₂O₃/TiO₂复合微球，分散在生理盐水中的生理盐水悬浮液, 浓度为5mg/ml, 8mg/ml和10mg/ml 施加交变磁场中(55 kHz, 磁场强度4.6 kA/m），20min内可分别为升温至44℃，48℃和54℃, 实加磁场时间与温度的变化曲线图61(a), 显然，以固定频率达到给定温度所需的时间, 随着磁场强度(2.3、4.6、4.6 kA/m)增加,所需时间进一步缩短,如图61曲线(b)。

武汉理工大学国家重点实验室论文中^[64]报导制备γ-Fe₂O₃/SiO₂/TiO₂复合材料(FST),其组成: 由超顺磁性的γ-Fe₂O₃纳米球为内核，SiO₂吸附剂为中间层和光活性催化TiO₂作为表层。基于中间SiO₂层对有机染料分子显示良好吸附性能, 可以增加被光降解的污染物染料分子浓度有利于提高光催化降解效率。

提供了一种可有效地降解有机物污染物新型复合光催化剂，光催化降解罗丹明B(RhB)染料的活性得到显着改善。而且可以很容易地通过磁铁回收光催化剂，实验表明使用的复合材料(FST)在溶液中棕色颗粒, 可短时间迅速地吸附到磁铁上而分离(10sec)，同时又可以重新再分散于水中, 至少可以重复使用五次而光催化效率没有任何明显减少,。多功能复合光催化纳米系统具有强的光催化活性，用于染料分解和磁性分离回收特性多功能的材料。

光活性的增强主要归因于在α-Fe₂O₃核和TiO₂壳之间SiO₂层的影响，从TiO₂直接电子注入α-Fe₂O₃, 宽带隙SiO₂电子势垒阻挡，避免了电荷复合重组。SiO₂中间层是一种很好的染料分子吸附剂，可提高染料分子的吸附能力, 富集多孔二氧化钛光活性层周围的污染染料分子，从而富集光催化剂效率。图中 (A)在TiO₂ /γ-Fe₂O₃体系中可能的载流子转移，其中氧化铁完全包封在二氧化钛壳中。(B)示意二氧化钛和二氧化硅之间的协同作用, 相对于在二氧化硅和二氧化钛之间的界面附近洛丹明染料(RhB)的浓度更高, 如图62。

观察六种不同组成分的FST(γ-Fe₂O₃/SiO₂/TiO₂)、FS(γ-Fe₂O₃/SiO₂)、FT(γ-Fe₂O₃/TiO₂)、纯锐钛矿二氧化钛(TiO₂)纳米晶体、Fe₃O₄和商业Degussa P25(高活性锐钛型与金红石混晶二氧化钛光催化剂)对C.I.碱性紫10(洛丹明染料,RhB, Rhodamine B)水溶液的光催化降解的效果进行了评价。

在FST(γ-Fe₂O₃/SiO₂/TiO₂) 的存在下,以UV光 (300W氙灯) 照射不同时间, 测定C.I.碱性紫10水溶液的吸收光谱的变化, 观察到在波长λ_max 553nm处吸收强度逐渐减少, 出现最大吸收峰向较短波长的轻微移动, 表明RhB染料的降解通过形成N-去乙基化中间体,再进一步裂解共轭链。在1h内显示出光催化降解RhB染料的活性,如图63。

降解的染料初始浓度(C_o)及降解反应不同时间后的浓度(C),结果表明数种光降解催化剂中, 以复合材料FST(γ-Fe₂O₃/SiO₂/TiO₂)催化效果最佳，如图64。

图64  FST，P25，TiO₂，FT，FS及Fe₃O₄ 对C.I.碱性紫10光催化活性

论文中^[65]报导了水热法合成α-Fe₂O₃/TiO₂复合颜料粉体及其光催化性能,鉴于无机颜料α-Fe₂O₃化学稳定性好、且带隙较窄(2.2eV),因此将其组成复合颜料,研发具有良好光催化剂的功能性无机有色颜料。

采用氟钛酸氨与硼酸溶液在压热釜中制备活性较高的二氧化钛粉体; 再与三氯化铁溶液反应(选择不同的Ti/Fe摩尔比, 添加矿化剂NaCl与乙醇) 制备出α-Fe₂O₃/TiO₂复合颜料。测定结果表明随Ti/Fe摩尔比降低, 复合颜料产物含α-Fe₂O₃量增多,光谱吸收显示红移效应，产生可见光的响应特性。

合成α-Fe₂O₃/TiO₂复合颜料光催化活性,可通过汞灯(UV)照射下对碱性染料C.I.碱性蓝9(亚甲基蓝,CAS RN 61-73-4)水溶液退色特性予以评价。

TiO₂粉体经汞灯照射180min, 对亚甲基蓝溶液降解率为41%; α-Fe₂O₃粉体对亚甲基蓝溶液降解率为13.4%;而α-Fe₂O₃/TiO₂复合颜料(Ti/Fe =10:1,140℃/12h) 光催化活性最好,可使亚甲基蓝溶液降解83.8%,为纯锐钛型TiO₂光催化降解能力的两倍,三种不同结构的光催化降解亚甲基蓝(MB)速率变化,如图65。

伊朗学者^[66]研究了采用3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对Fe₂O₃纳米粒子改性, 增强与聚氨酯涂料基质的相容性。从傅里叶变换红外（FTIR）光谱FTIR和TGA分析显示，约有5％的3-氨基丙基三甲氧基硅烷与Fe₂O₃纳米粒子表面化学键合。

3-氨基丙基三甲氧基硅烷改性纳米Fe₂O₃ : 5g 的Fe₂O₃纳米粒子，121.5g乙醇，4.86g蒸馏水和3g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷于反应器中,加入盐酸调节pH=1.5-2, 催化硅烷水解,80℃回流1h; 添加氢氧化钠调节pH=8-9,搅拌2h，离心混合物,乙醇/水混合物洗涤,喷雾干燥得细小改性Fe₂O₃纳米颗粒。未改性Fe₂O₃硅烷改性的Fe₂O₃纳米颗粒的FTIR光谱, 见图66。

观察到未改性的铁(III)氧化物纳米颗粒 Fe-O吸收带在约530cm^-1处，-OH弯曲模式为1624.69cm^-1，Fe-OH的吸收宽峰在3391 cm ¹。改性纳米粒子表面的Fe-O-Si键出现在530~600 cm^-1左右; 此外观察到Si-O-Si键的吸收峰值，C-N键拉伸振动，N-H键拉伸振动和-CH2伸缩振动分别在1100,1260,1630,2850和为2920 cm^-1。结果表明: 3-氨基丙基三甲氧基的有机官能团硅烷接枝在Fe₂O₃纳米颗粒上。

3-氨基丙基三甲氧基硅烷在酸性介质中发生水解, 生成的羟基衍生物与Fe₂O₃纳米粒子表面的羟基进一步脱水形成化学键合接技改性效果，同时伴有氢键结合，如图67。

制备聚氨酯纳米复合材料加入2wt％的改性和未改性的Fe₂O₃纳米粒子到丙烯酸多元醇树脂。聚氨酯树脂中的纳米颗粒过氧化锆珠磨。异氰酸酯加入到丙烯酸树脂/纳米颗粒的混合2min。丙烯酸树脂与硬化剂的比例为4:1。制备聚氨酯- Fe₂O₃纳米复合材料用于薄膜涂在钢板上, 涂层在烘箱中固化温度70℃，保持4h,固化膜厚度约45μm。获得了不同的结果当改性和未改性颜料并入聚氨酯涂料中。表面改性的Fe₂O₃纳米颗粒聚氨酯涂料强涂层比未经改性的涂料增强了防腐蚀性能。

常熟世名化工公司专利中^[67]研究了采用使用具有如下结构的表面改性剂:

该改性剂为含有氨基甲酸酯结构的硅氧烷偶联剂, 其中R= CH₃. C₂H₅, R1 = C_1-5; a,b,c = 11-12。对C.I.颜料红101改性进行改性，共价键接枝在颜料表面:

因此, 增加了颜料颗粒之间的空位效应间的空间阻力，提高了制备色浆的分散稳定性、降低细度、提升着色力。而且在分散体系中引入具有通式结构的聚氨醋分散剂:

具有多铀固定基团，在颜料表面描固定效果好，有利于色浆中颜料颗粒的分散和稳定；因色浆具有高储存稳定性、着色力高等优点, 最终增强了与聚氨酯涂料基质的相容性。

实例l: 将50份氧化铁红加入高速捏合机进行搅拌，在搅拌状态下加入含有0.75份表面改性剂A和2.25份水的混合溶液，经分散、干燥后，得到改性后的C.I.颜料红101。

将33.2份去离子水、3份聚丙烯酸钠分散剂、3份聚氨酯分散剂A、0.5份改性膨润土以及10份乙二醇，在分散机中以600r/min转速分散20min，添加pH值调节剂使pH值在10.0,得到预混合液；将分散机转速调至3000r/min，将50份改性后的氧化铁红颜料加入，再加0.3份防霉杀菌剂，搅拌分散，得到氧化铁红颜料预分散液, 最后再将氧化铁红颜料预分散液在研磨机中研磨5遍，经过滤、消泡，得到C.I.颜料红101颜料色浆昆明红颜料粉厂家。