一種納米硫酸鋇顆粒的製備方法

2023-05-21 11:36:16

專利名稱：一種納米硫酸鋇顆粒的製備方法
技術領域：
本發明屬於無機納米材料合成技術領域，特別涉及一種納米硫酸鋇顆粒的合成方法。
背景技術：
隨著材料行業蓬勃迅速的發展，硫酸鋇作為眾多行業的重要原料，其應用領域日益擴大，對其質量的要求明顯高。納米硫酸鋇不僅具有普通硫酸鋇相同的用途，還在塗料、 油墨、造紙、醫學、塑料等行業具有特殊用途。粒徑小而均勻、具有良好分散性和穩定性、高比表面、高活性的納米硫酸鋇不僅對醫藥領域中進一步提高造影技術具有重要意義，而且對物理化學、材料等其它領域具有重要的理論和實際意義。如納米硫酸鋇用於造紙工業中，可以使紙張表面平滑光亮。平均粒徑在200nm的硫酸鋇產品，由於其具有良好的分散性，可有效地用於油麵顏料中的分散劑，使塗料、印刷、油墨等色調更為鮮明，更富有光澤。 在醫學上X射線雙重造影技術的發展也需要細微均勻的硫酸鋇粉體。目前製備微納米硫酸鋇的方法主要有微乳液法、乙醇_水溶法、EDTA絡合鋇離子法，這些方法很難達到粒徑分布窄，而且其粒徑都在200nm以上，在溶劑中分散均勻的要求。微乳液法使用大量的微乳液使硫酸鋇生成的顆粒不團聚，由於微乳液中含有大量的表面活性劑和助表面活性劑，會使合成的成本增加，廢液的排放會造成環境汙染，由於微乳液的存在在合成的過程中劇烈攪拌會產生很多的泡沫而影響合成過程。乙醇-水溶法其反應介質是乙醇，會使合成的成本增力口。EDTA絡合鋇離子法對合成的溫度、酸度、反應物加入的速度對硫酸鋇的粒徑影響較大， 工藝較複雜。近些年，許多國家積極展開對傳統合成工藝的改進，特別是提高產品結構和質量、降低能耗、簡化工藝等方面尋求突破，同時加強對附加值高的納米硫酸鋇品種的開發和應用的研究。開發一種工藝簡單、易於操作，生產成本低，無廢棄物排放的納米硫酸鋇的製備方法，是製備納米硫酸鋇解決難題之一。目前以噴霧加複合分散劑合成納米硫酸鋇的專利和論文文獻未見報導。

發明內容
本發明的主要目的在於克服現有技術的缺點，提供一種工藝簡單、易於控制的納米硫酸鋇顆粒的合成方法，所得的硫酸鋇粒徑小於40nm，而且顆粒均勻，其粒徑的尺寸可通過反應條件來控制。本發明的目的通過如下技術方案實現①在反應器中加入質量濃度0. 4 1. 2%複合分散劑(複合分散劑的組成為溴化十六烷基三甲銨六偏磷酸鈉的質量比是=1 4 6)，加入氯化鋇在溶液中使其摩爾濃度為0. 4 1. Omol · L—1，電動攪拌轉速為150 300r/min，攪拌混合均勻；②將硫酸鈉配成摩爾濃度在0. 2 0. 6mol化―1範圍內的溶液，通過玻璃同軸氣動霧化器噴霧到不斷攪拌的①溶液中，氣體流速為8 12m · s—1，溶液變為白色乳液，硫酸鈉的加入量與氯化鋇的摩爾比為1 1(理論計算值)，反應完畢其產物經離心分離、洗滌、乾燥，既得納米硫酸鋇產品，分離的溶液可重複使用。 相對現有技術，本發明具有如下優點和益效果①本發明採用噴霧法合成納米硫酸鋇顆粒，與其它化學法相比較具有環境友好無廢棄物排放、室溫合成、不需要煅燒可在溶液中直接得到產物；②本發明所得硫酸鋇顆粒為均勻的球形顆粒，顆粒尺寸40nm，顆粒均勻，分散性好，穩定性高，具有廣泛用途；③反應體系中所使用的分散劑六偏磷酸鈉溶液和OP可以重複使用。


圖1為本發明實施例1所製備硫酸鋇的透射電鏡照片圖2為本發明實施例2所製備硫酸鋇的透射電鏡照片圖3為本發明實施例2所製備硫酸鋇粒徑的分布圖其中縱坐標I為所含的百分比，橫坐為納米硫酸鋇的粒徑
具體實施例方式實施例一①在圓底燒瓶中加入質量濃度0. 4%複合分散劑(溴化十六烷基三甲銨六偏磷酸鈉的質量比是=1 4)溶液300mL，加入25g氯化鋇其摩爾濃度為0. 4mol · 電動攪拌轉速為150r/min，攪拌均勻；②將17g硫酸鈉溶解在600mL水中，配成摩爾濃度在0. 2mol -L"1的溶液，將玻璃同軸氣動霧化器的毛細管插入高溶液，開啟空氣壓縮機霧化器開始噴霧，氣體流速為8m · s—1 從圓底燒瓶的頂部噴霧到不斷攪拌的上述溶液中，溶液變為白色乳液，硫酸鈉的加入量與氯化鋇的摩爾比為1 1，反應完畢馬上將其產物經離心分離、洗滌、乾燥，既得固體為納米硫酸鋇產品，分離後的溶液可補充一定量的複合分散劑重複使用。產品通過透射電鏡觀測納米硫酸鋇的粒徑和形貌，如圖1。從圖1可見本實施例所得的納米硫酸鋇顆粒均勻，成橢圓球形。實施例二①在圓底燒瓶中加入質量濃度0. 6%複合分散劑(溴化十六烷基三甲銨六偏磷酸鈉的質量比是=1 4)溶液300mL，加入37g氯化鋇其摩爾濃度為0. 6mol · 電動攪拌轉速為150r/min，攪拌均勻；②將26g硫酸鈉溶解在600mL水中，配成摩爾濃度在0. 3mol · L—1的溶液，將玻璃同軸氣動霧化器的毛細管插入高溶液，開啟空氣壓縮機霧化器開始噴霧，氣體流速為 IOm · s—1，從圓底燒瓶的頂部噴霧到不斷攪拌的上述溶液中，溶液變為白色乳液，硫酸鈉的加入量與氯化鋇的摩爾比為1 1，反應完畢馬上將其產物經離心分離、洗滌、乾燥，既得固體為納米硫酸鋇產品，分離後的溶液可補充一定量的複合分散劑重複使用。產品通過透射電鏡觀測納米硫酸鋇的粒徑和形貌，如圖2。從圖2可見本實施例所得的納米硫酸鋇顆粒均勻，成橢圓球形。通過雷射粒度儀測定納米硫酸鋇粒徑大小分布，如圖3。圖3可以進一步說明該實施例所得的產品粒徑分布窄，基本都在40nm左右，分散性較好。實施例三
①在圓底燒瓶中加入質量濃度0. 6%複合分散劑(溴化十六烷基三甲銨六偏磷酸鈉的質量比是=1 3)溶液300mL，加入37g氯化鋇其摩爾濃度為0. 6mol · Γ1,電動攪拌轉速為150r/min，攪拌均勻；②將26g硫酸鈉溶解在600mL水中，配成摩爾濃度在0. 3mol · L—1的溶液，將玻璃同軸氣動霧化器的毛細管插入高溶液，開啟空氣壓縮機霧化器開始噴霧，氣體流速為 12m· s—1，從圓底燒瓶的頂部噴霧到不斷攪拌的上述溶液中，溶液變為白色乳液，硫酸鈉的加入量與氯化鋇的摩爾比為1 1，反應完畢馬上將其產物經離心分離、洗滌、乾燥，既得固體為納米硫酸鋇產品，分離後的溶液可補充一定量的複合分散劑重複使用。實施例四 ①在圓底燒瓶中加入質量濃度1. 0%複合分散劑(溴化十六烷基三甲銨六偏磷酸鈉的質量比是=1 4)溶液300mL，加入37g氯化鋇其摩爾濃度為0. 6mol · 電動攪拌轉速為150r/min，攪拌均勻；②將26g硫酸鈉溶解在600mL水中，配成摩爾濃度在0. 3mol -L"1的溶液，將玻璃同軸氣動霧化器的毛細管插入高溶液，開啟空氣壓縮機霧化器開始噴霧，氣體流速為8m · s—1， 從圓底燒瓶的頂部噴霧到不斷攪拌的上述溶液中，溶液變為白色乳液，硫酸鈉的加入量與氯化鋇的摩爾比為1 1，反應完畢馬上將其產物經離心分離、洗滌、乾燥，既得固體為納米硫酸鋇產品，分離後的溶液可補充一定量的複合分散劑重複使用。實施例五①在圓底燒瓶中加入質量濃度0. 4%複合分散劑(溴化十六烷基三甲銨六偏磷酸鈉的質量比是=1 3)溶液300mL，加入37g氯化鋇其摩爾濃度為0. 6mol · Γ1,電動攪拌轉速為300r/min，攪拌均勻；②將26g硫酸鈉溶解在600mL水中，配成摩爾濃度在0. 3mol · L—1的溶液，將玻璃同軸氣動霧化器的毛細管插入高溶液，開啟空氣壓縮機霧化器開始噴霧，氣體流速為 IOm · s—1，從圓底燒瓶的頂部噴霧到不斷攪拌的上述溶液中，溶液變為白色乳液，硫酸鈉的加入量與氯化鋇的摩爾比為1 1，反應完畢馬上將其產物經離心分離、洗滌、乾燥，既得固體為納米硫酸鋇產品，分離後的溶液可補充一定量的複合分散劑重複使用。實施例六①在圓底燒瓶中加入質量濃度1. 0%複合分散劑(溴化十六烷基三甲銨六偏磷酸鈉的質量比是=1 4)溶液300mL，加入50g氯化鋇其摩爾濃度為0. Smol · L—1，電動攪拌轉速為300r/min，攪拌均勻；②將34g硫酸鈉溶解在600mL水中，配成摩爾濃度在0. 4mol · L—1的溶液，將玻璃同軸氣動霧化器的毛細管插入高溶液，開啟空氣壓縮機霧化器開始噴霧，氣體流速為 12m· s—1，從圓底燒瓶的頂部噴霧到不斷攪拌的上述溶液中，溶液變為白色乳液，硫酸鈉的加入量與氯化鋇的摩爾比為1 1，反應完畢馬上將其產物經離心分離、洗滌、乾燥，既得固體為納米硫酸鋇產品，分離後的溶液可補充一定量的複合分散劑重複使用。
權利要求
1.一種納米硫酸鋇顆粒的合成方法，其特徵在於將硫酸鈉溶液通過玻璃同軸氣動霧化器噴霧到含有質量濃度為0. 4 1. 2%複合分散劑的氯化鋇溶液中，加入氯化鋇在溶液中使其摩爾濃度為0. 4 1. Omol · L—1，硫酸鈉溶液摩爾濃度在0. 2 0. 6mol · Γ1範圍內， 攪拌轉速為150 300r/min，在室溫下反應，反應完畢其產物經離心分離、洗滌、乾燥，既得納米硫酸鋇產品，分離後的溶液可重複使用。
2.根據權利要求1所述的納米硫酸鋇顆粒的合成方法，其特徵在於複合分散劑的組成為溴化十六烷基三甲銨六偏磷酸鈉的質量比是=1 4 6。
3.根據權利要求1所述的納米硫酸鋇顆粒的合成方法，其特徵在於玻璃同軸氣動霧化器動力源是空氣壓縮機，氣體流速為8 12m · s—1。
4.根據權利要求1所述的納米硫酸鋇顆粒的合成方法，其特徵在於分離後的溶液可補充一定量的複合分散劑重複使用。
5.根據權利要求1所述的納米硫酸鋇顆粒的合成方法，其特徵在於硫酸鈉的加入量與氯化鋇量的摩爾比為1 1。
全文摘要
本發明公開了一種納米硫酸鋇顆粒的製備方法，屬於無機納米材料合成技術領域，其特徵在於將硫酸鈉溶液通過玻璃同軸氣動霧化器噴霧到含有質量濃度為0.4～1.2％複合分散劑的氯化鋇溶液中，複合分散劑是由溴化十六烷基三甲銨+六偏磷酸鈉組成，其質量比為1∶4～6，溶液中氯化鋇的摩爾濃度為0.4～1.0mol·L-1，硫酸鈉溶液摩爾濃度在0.2～0.6mol·L-1範圍內，合成過程中攪拌轉速為150～300r/min，在室溫下反應，反應完畢其產物經離心分離、洗滌、乾燥，即得納米硫酸鋇產品，分離後的溶液可重複使用。該方法合成的納米硫酸鋇，粒徑尺寸小於40nm，尺寸均勻，分散性好。
文檔編號C01F11/46GK102219250SQ20111007405
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月28日 優先權日2011年3月28日
發明者莊海燕, 張瑾, 李慧芝 申請人:濟南大學