普魯士藍(lán)，英文名Prussian Blue（簡(jiǎn)稱PB），又名鐵氰化亞鐵、亞鐵氰[qíng]化鐵、柏林藍(lán)、貢藍(lán)、鐵藍(lán)、中國藍(lán)、密羅里藍(lán)、巴黎藍(lán)、礦藍(lán)、顏料藍(lán)27，是歷史上發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)配位化合物。它是一種聚合絡(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，普魯士藍(lán)在常溫常壓下穩(wěn)定，不溶于水，溶于酸、堿。普魯士藍(lán)具有立方晶系結(jié)構(gòu)，容易與水形成膠體，因此可以用于作為污水中的吸附劑使用。 其在加熱時(shí)會(huì)分解，可以釋放出有毒的氫氰酸和氮氧化物的煙霧。普魯士藍(lán)常被作為顏料在畫圖和青花瓷器中使用，也應(yīng)用于雕塑、紡織行業(yè)。在醫(yī)療、工業(yè)、分析化學(xué)中也均有應(yīng)用。
研究歷史
早在18世紀(jì)，柏林的顏料制造商和鉀鹽賣家兼煉金術(shù)士便發(fā)現(xiàn)了普魯士藍(lán)，這種藍(lán)顏料很快被大量制備并投入使用，他們是在制作胭脂紅時(shí)（通過涂料工人海因里?！さ宜拱秃帐褂帽粺捊鹦g(shù)士約翰·康拉德·迪佩爾提供的含動(dòng)物油殘留的堿，與硫酸亞鐵反應(yīng)后），通過觀察其中的沉淀才偶然發(fā)現(xiàn)了亞鐵氰化鐵（普魯士藍(lán)），F(xiàn)e?[Fe(CN)?]?，后稱作普魯士藍(lán)）。1814年，首次通過電解Na?[Fe(CN)?]獲得了普魯士藍(lán)。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
普魯士藍(lán)具有立方結(jié)構(gòu)，一般為深藍(lán)色，是一種聚合配位化合物，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 ℃，在常溫常壓下穩(wěn)定，其不溶于水，溶于酸、堿。色光有青光和紅光兩種，色澤鮮艷，著色力強(qiáng)，遮蓋力略差。粉質(zhì)較堅(jiān)硬，不易研磨。能耐曬、耐酸，但遇濃硫酸煮沸則分解；耐堿性弱，即使是稀堿也能使其分解，不能與堿性顏料共用。
化學(xué)性質(zhì)
普魯士藍(lán)易溶于酸、堿，可形成膠體。其在加熱時(shí)會(huì)分解，可以釋放出有毒的氫氰酸和氨氣。
在實(shí)驗(yàn)室中，普魯士藍(lán)的生成反應(yīng)還可以用來檢測(cè)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(hù)劑，加入K?FeC?N?，攪拌至完全溶解，在80 ℃恒溫反應(yīng)20個(gè)小時(shí)，將反應(yīng)物離心后用乙醇和水洗滌干燥后，即得普魯士藍(lán)粉末。除此之外，利用亞鐵氰化鹽發(fā)生氧化反應(yīng)也可直接獲得普魯士藍(lán)。
納米級(jí)普魯士藍(lán)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(yīng)制得納米級(jí)普魯士藍(lán)。
應(yīng)用領(lǐng)域
顏料
普魯士藍(lán)顏色莊重，再加之廉價(jià)，并具有優(yōu)良的著色能力，成為藝術(shù)家們最常用的顏料。畢加索在其創(chuàng)作的“藍(lán)色時(shí)期”曾大量使用普魯士藍(lán)顏料作畫。建筑學(xué)界中，藍(lán)圖的藍(lán)指的就是普魯士藍(lán)，將畫好的圖紙蓋在浸泡過檸檬酸鐵銨溶液的紙張上，再經(jīng)由陽光曝曬，使之未被線條遮蓋的部分形成Fe2+，最后浸入鐵氰化鉀溶液中，在圖紙空白處便出現(xiàn)了普魯士藍(lán)。其還在彩繪泥塑方面也有應(yīng)用，并由此衍生出一種工藝——藍(lán)曬工藝。
醫(yī)療領(lǐng)域
普魯士藍(lán)在醫(yī)療領(lǐng)域也具有很廣泛的應(yīng)用，醫(yī)學(xué)上對(duì)于鐵血黃素的傳統(tǒng)染色方法便是對(duì)于普魯士藍(lán)的很好利用，主要是由鹽酸和普魯士藍(lán)在不同配比下形成不同濃度的染液，繼而分別對(duì)病理切片進(jìn)行染色處理，通過觀察其顏色變化來判斷鐵血黃素的含量。
普魯士藍(lán)的另一應(yīng)用便是作為一種納米材料，普魯士藍(lán)納米材料具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和生物安全性，所以常被用作靶向藥物的基礎(chǔ)材料，并且普魯士藍(lán)所包含的鐵離子和亞鐵離子可以互相轉(zhuǎn)換，利用這一特點(diǎn)普魯士藍(lán)也可以應(yīng)用于成像處理。
分析化學(xué)
普魯士藍(lán)還可用來檢測(cè)患者L-扁桃酸水平，曾有報(bào)道介紹了一種用羥肟酸鐵比色法快速檢測(cè)扁桃酸的方法，這種檢測(cè)方法雖然快捷，但制備過程中涉及到對(duì)皮膚有刺激性且劇毒的鹽酸羥胺。而通過比色法使用普魯士藍(lán)進(jìn)行檢測(cè)便沒有上述問題，并且操作簡(jiǎn)單，通過測(cè)定不同波長(zhǎng)條件下的吸光度，進(jìn)而的到相應(yīng)吸光度條件下的線性回歸方程。
通過分光光度法，普魯士藍(lán)還可以用來檢測(cè)蔬菜中的維生素c的含量，因?yàn)榫SC本身便具有還原性，可以將普魯士藍(lán)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(yīng)生成可溶性普魯士藍(lán)，通過測(cè)定普魯士藍(lán)在特定波長(zhǎng)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(lán)本身具有很好的穩(wěn)定性，可以通過化學(xué)方法將制備好的普魯士藍(lán)用于對(duì)電極的修飾，一種對(duì)稱型可變色超級(jí)電容器便是應(yīng)用普魯士藍(lán)作為電極修飾材料的應(yīng)用，氧化鎢薄膜和普魯士藍(lán)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(bǔ)性，進(jìn)行可變色超級(jí)電容器的構(gòu)筑，進(jìn)而利用脈沖激光沉積法制備包含兩種材料的復(fù)合薄膜，通過將這種復(fù)合薄膜做為電極，制作出一種對(duì)稱型可變色超級(jí)電容器。
普魯士藍(lán)所具有的立體結(jié)構(gòu)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(dǎo)電性，但其沒有特定的化學(xué)功能，所以可以將普魯士藍(lán)納米材料和石墨烯材料通過真空抽濾而制作一種普魯士藍(lán)-氧化石墨烯復(fù)合薄膜，使得他們的特點(diǎn)得到綜合和加強(qiáng)。
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(lán)因?yàn)榫哂辛己玫墓羌芙Y(jié)構(gòu)，其可以與碳納米管海綿以及鐵氰化鎳修飾的椰殼纖維結(jié)合形成一種三元結(jié)構(gòu)，進(jìn)而去吸附處理放射性污染水中得Cs+。
安全事宜
據(jù)報(bào)道，普魯士藍(lán)可以引起輕度低鉀血癥，因?yàn)槠蒸斒克{(lán)可能結(jié)合胃腸道中的其他電解質(zhì)。從而導(dǎo)致胃腸道癥狀包括腹痛或腹脹、便秘等，這會(huì)導(dǎo)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治療。
導(dǎo)致小鼠、大鼠和兔急性毒性的口服劑量為 >8000mg/kg。其表現(xiàn)癥狀包括頑固性便秘、梗阻或電解質(zhì)嚴(yán)重減少。
儲(chǔ)存及保藏
普魯士藍(lán)應(yīng)貯存在通風(fēng)、干燥的庫房中，貯存時(shí)要避免與氧化物、酸、氨、光接觸。不可與堿性物質(zhì)共存、防高溫。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1936年提出了第一個(gè)關(guān)于普魯士藍(lán)立體結(jié)構(gòu)模型， 當(dāng)時(shí)認(rèn)為普魯士藍(lán)是一種簡(jiǎn)單的 NaCl 類似物，F(xiàn)e(III) 和 Fe(II) 離子位于立方晶系節(jié)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(lán)的另一結(jié)構(gòu)模型，該結(jié)構(gòu)模型雖然確定了CN 離子位于晶格邊緣的橋接位置，但仍未確定過量Fe(III)離子所在的位置。 直到1977年，通過單晶電子和中子衍射技術(shù)精確測(cè)量了普魯士藍(lán)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)信息，確定了過量Fe(III)離子位于間隙位置，才正式確定普魯士藍(lán)的晶體結(jié)構(gòu)。
參考資料 >