專利名稱：一種球形碳酸鋇粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋇的碳酸鹽的制備方法，涉及一種球形碳酸鋇粉體的制備方法。制備 的碳酸鋇特別適用于電子陶瓷、定溫發(fā)熱體、蓄電池等多種電子元器件的制造中。
背景技術(shù)：
碳酸鋇是重要的無機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、陶瓷、微電子器件、磁性材料及 超導(dǎo)體領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)碳酸鋇的質(zhì)量要求也越來越高，不同的使用領(lǐng)域?qū)μ?酸鋇晶體形狀的要求不一，因此對(duì)碳酸鋇晶形控制的研究日益為科學(xué)工作者所重視?，F(xiàn)有 技術(shù)中，制備和控制碳酸鋇晶形的方法很多，例如液相沉淀法、微乳法、低溫固相合成法、模 板法、超聲波化學(xué)法、微波輔助合成法、超重力法等。但是，上述方法由于過程控制復(fù)雜，設(shè) 備費(fèi)用高，顆粒均勻性差，生產(chǎn)能力低，使用有機(jī)溶劑，反應(yīng)條件苛刻，粒子易粘結(jié)或團(tuán)聚等 問題，使碳酸鋇難于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。生物礦化作用是普遍存在的自然現(xiàn)象，是指生物體系中具有特殊的高級(jí)結(jié)構(gòu)和組 裝方式的生物礦物形成過程。生物礦化過程中，由于細(xì)胞分泌的自組裝有機(jī)物對(duì)無機(jī)物的 形成起膜版作用，使無機(jī)礦物具有一定的形狀、尺寸、取向和結(jié)構(gòu)，是天然的有機(jī)-無機(jī)復(fù) 合材料，如仿貝殼珍珠層、仿骨和仿牙等。但利用生物礦化作用制備碳酸鋇的方法尚未見文 獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，通過利用微生物生長(zhǎng)過程中所表達(dá)的 特殊酶，與周圍環(huán)境介質(zhì)不斷發(fā)生酶化作用而生成CO廣，人為的引入Ba2+加速碳酸鋇沉淀 的方式，提供一種球形碳酸鋇粉體的制備方法。本發(fā)明采用一種新的生物制備方法——微生物沉淀碳酸鋇，是某些微生物通過自 身的代謝活動(dòng)，利用其生長(zhǎng)過程中所表達(dá)的特殊酶，與周圍環(huán)境介質(zhì)不斷發(fā)生酶化作用而 生成C032—，并在有Ba2+存在的環(huán)境下形成碳酸鋇的過程，微生物本身也為這些碳酸鋇晶體 提供成核位點(diǎn)。本發(fā)明的內(nèi)容是一種球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是包括下列步驟a、配制液體培養(yǎng)基按葡萄糖10-60質(zhì)量份、蛋白胨5_50質(zhì)量份、氯化鈉1_10質(zhì) 量份、尿素10-60質(zhì)量份、Ba (NO3) 2(硝酸鋇)1_10質(zhì)量份、以及蒸餾水1000質(zhì)量份的組成 和質(zhì)量比例取各組分、混合成溶液、并調(diào)節(jié)PH值為6-9 (可以采用NaOH水溶液或稀鹽酸調(diào) 節(jié)PH值)，滅菌(滅菌方法可以是高壓蒸汽滅菌，在1. 05kg/cm2的壓力下，溫度121. 0°C， 維持15-30分鐘；也可以是采用現(xiàn)有技術(shù)中的其它滅菌方法)，即配制成液體培養(yǎng)基；b、接種培養(yǎng)將巴斯德芽孢桿菌(Bacillus pasteurii)液體菌種接種至液體培 養(yǎng)基中，在25-40°C、100-200r/min條件下，振蕩培養(yǎng)后，再靜止12_3乩，得培養(yǎng)后物 料；C、后處理將培養(yǎng)后物料抽濾，固體物用蒸餾水或去離子水洗滌1-3次、再用無水乙醇洗滌1-3次后，干燥，即制得球形碳酸鋇粉末(即球形碳酸鋇粉體)。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a所述液體培養(yǎng)基中，還可以添加有體積百分比(V/V)含量 為0. -0. 3%的吐溫80，可提高碳酸鋇產(chǎn)率。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a所述液體培養(yǎng)基中，還可以添加有氯化鎳50-250 μ mol/ L(即每升液體培養(yǎng)基中添加氯化鎳50-250 μ mol)，可提高碳酸鋇產(chǎn)率。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a所述液體培養(yǎng)基中，還可以添加有體積百分比(V/V)含量 為0. -0.3%的吐溫80和氯化鎳50-250ymol/L。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a所述液體培養(yǎng)基中，所述葡萄糖可以替換為果糖、半乳 糖、或甘露糖等單糖。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a所述液體培養(yǎng)基中，所述蛋白胨可以為骨肉蛋白胨、胰蛋 白胨、牛肉蛋白胨、大豆蛋白胨、或豌豆蛋白胨等。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a所述液體培養(yǎng)基中，所述Ba(NO3)2(硝酸鋇)可以替換為 BaCl2 (氯化鋇)。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a中所述尿素和硝酸鈣較好的是通過微孔濾膜過濾除菌的 方法加入到液體培養(yǎng)基中。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟c中所述干燥，可以是在20_80°C條件下干燥4_48h。所述氯化鎳較好的是通過微孔濾膜過濾除菌的方法加入到液體培養(yǎng)基中。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟b所述巴斯德芽孢桿菌(Bacillus pasteurii)液體菌種接種至液體培養(yǎng)基中時(shí)，巴斯德芽孢桿菌(Bacillus pasteurii)液體菌種液體培養(yǎng)基的的體積比例較好的是1 10-100。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列特點(diǎn)和有益效果(1)本發(fā)明將巴斯德芽孢桿菌接種至培養(yǎng)基中，以培養(yǎng)基中的尿素為營(yíng)養(yǎng)源，尿素 在菌株酶化作用不斷發(fā)生分解，使溶液中PH值升高，更利于菌體的生長(zhǎng)繁殖，酶化作用也 得以不斷增強(qiáng)。在這一循環(huán)過程中，尿素不斷分解，使溶液中的CO/—濃度不斷增加；菌體細(xì) 胞膜界面處帶負(fù)電荷的水可溶有機(jī)質(zhì)(SM)不斷螯合Ba2+，誘導(dǎo)出局部的晶體陰離子(CO/—) 濃度進(jìn)一步增大，從而吸引更多的Ba2+，直到晶體前驅(qū)物濃度增大到利于核化，沉積出BaCO3 顆粒。巴氏德芽孢桿菌在尿素-Ba(NO3)2培養(yǎng)基中在細(xì)胞表面沉積碳酸鋇的生化反應(yīng)式如 (1)-(4)所示酸仆作用NH2-CO-NH2+3H20V 2NH4++20H"+C02 (1)Ba2++Ce 11 ^ Cell-Ba2+ (2)Cr+HC03>NH3 — NH4C1+C0 廣(3)Ce 11 _Ba2++C0廣—Cell-BaCO3 I (4)(2)采用本發(fā)明制備方法，可以制備分散性好、粒徑0.5-lym左右球形碳酸鋇；培 養(yǎng)基中葡萄糖提供碳源(能源)，蛋白胨提供氮源(能源)、生長(zhǎng)因子，尿素誘導(dǎo)菌株酶化 作用，Ba(NO3)2提供Ba2+離子、氯化鈉提供無機(jī)鹽、蒸餾水提供水分；在培養(yǎng)基中加入吐溫 800. 1% -0.3% (V/V)或/和氯化鎳50-250 μ mol/L，有利于提高碳酸鋇的產(chǎn)率；本發(fā)明制 備的碳酸鋇可以廣泛用于制造電子陶瓷、定溫發(fā)熱體、蓄電池等多種電子元器件；
(3)本發(fā)明根據(jù)生物礦化原理，充分利用自然界微生物資源，資源豐富，工藝簡(jiǎn)單， 操作容易，環(huán)境友好，成本低廉，所沉淀的碳酸鋇純度高，產(chǎn)率高(達(dá)90%以上)，實(shí)用性強(qiáng)。


圖1和圖2是采用本發(fā)明制備的碳酸鋇的SEM(掃描電子顯微鏡)圖；圖3是采用本發(fā)明制備的碳酸鋇的XRD (X射線衍射)圖譜；
具體實(shí)施例方式下面給出的實(shí)施例擬以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不能理解為是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和 調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1 一種利用微生物誘導(dǎo)碳酸鋇沉淀的制備方法，包括將葡萄糖10_60g、蛋白胨 5_50g、氯化鈉l-10g、尿素10-60g、Ba(N03)2l-10g、以及蒸餾水IOOOg混合配置成液體培 養(yǎng)基，調(diào)PH值為6-9，滅菌。尿素和硝酸鈣通過微孔濾膜過濾除菌的方法加入上述培養(yǎng) 基。接種巴斯德芽孢桿菌(Bacilluspasteurii)液體菌種到液體培養(yǎng)基中，在25_40°C、 100-200r/min條件，振蕩培養(yǎng)4 后，靜止12_3他，抽濾，用蒸餾水和無水乙醇洗滌，在45°C 條件下干燥Mh，制得球形碳酸鋇粉末。實(shí)施例2 一種利用微生物誘導(dǎo)碳酸鋇沉淀的制備方法，包括將葡萄糖10_60g、蛋白胨 5_50g、氯化鈉 l-10g、尿素 10-60g、Ba(NO3)2l-10g、吐溫 800. 1% -0. 3% (V/V)、以及蒸餾水 IOOOg混合配置成液體培養(yǎng)基，調(diào)pH值為6-9，滅菌。尿素和硝酸鈣通過微孔濾膜過濾除菌 的方法加入上述培養(yǎng)基。接種巴斯德芽孢桿菌(Bacillus pasteurii)液體菌種到液體培 養(yǎng)基中，在25-40°C、100-200r/min條件，振蕩培養(yǎng)4 后，靜止12_3他，抽濾，用蒸餾水和無 水乙醇洗滌，在45°C條件下干燥Mh，制得球形碳酸鋇粉末。實(shí)施例3 一種利用微生物誘導(dǎo)碳酸鋇沉淀的制備方法，包括將葡萄糖10_60g、蛋白 胨 5-50g、氯化鈉 I-IOg,尿素 10-60g、Ba(NO3)2I-IOg,氯化鎳 50-250 μ mol/L、吐溫 800. 1%-0.3% (V/V)、以及蒸餾水IOOOg混合配置成液體培養(yǎng)基，調(diào)pH值為6-9，滅菌。氯 化鎳、尿素和硝酸鈣通過微孔濾膜過濾除菌的方法加入上述培養(yǎng)基。接種巴斯德芽孢桿菌 (Bacilluspasteurii)液體菌種到液體培養(yǎng)基中，在25_40°C、100_200r/min條件，振蕩培 養(yǎng)4 后，靜止12-3 !，抽濾，用蒸餾水和無水乙醇洗滌，在45°C條件下干燥Mh，制得球形 碳酸鋇粉末。實(shí)施例4 一種利用微生物誘導(dǎo)碳酸鋇沉淀的制備方法，包括將葡萄糖10_60g、蛋白胨 5_50g、氯化鈉 l-10g、尿素 10-60g、Ba(NO3)2l-10g、氯化鎳 50-250 μ mo 1/L、以及蒸餾水 IOOOg混合配置成液體培養(yǎng)基，調(diào)pH值為6-9，滅菌。氯化鎳、尿素和硝酸鈣通過微孔濾膜 過濾除菌的方法加入上述培養(yǎng)基。接種巴斯德芽孢桿菌(Bacillus pasteurii)液體菌種 到液體培養(yǎng)基中，在25-40°C、100-200r/min條件，振蕩培養(yǎng)4 后，靜止12_3他，抽濾，用蒸餾水和無水乙醇洗滌，在45°C條件下干燥Mh，制得球形碳酸鋇粉末。實(shí)施例5:一種球形碳酸鋇粉體的制備方法，包括下列步驟a、配制液體培養(yǎng)基按葡萄糖10質(zhì)量份(單位克，后同)、蛋白胨5質(zhì)量份、氯化 鈉1質(zhì)量份、尿素10質(zhì)量份、Ba (NO3) 2(硝酸鋇)1質(zhì)量份、以及蒸餾水1000質(zhì)量份的組成 和質(zhì)量比例取各組分、混合成溶液、并調(diào)節(jié)PH值為6，滅菌，即配制成液體培養(yǎng)基；b、接種培養(yǎng)將巴斯德芽孢桿菌(Bacillus pasteurii)液體菌種接種至液體培 養(yǎng)基中，在25°C、100r/min條件下，振蕩培養(yǎng)24h后，再靜止12h，得培養(yǎng)后物料；C、后處理將培養(yǎng)后物料抽濾，固體物用蒸餾水或去離子水洗滌1次、再用無水乙 醇洗滌1次后，干燥，即制得球形碳酸鋇粉末(即球形碳酸鋇粉體)。實(shí)施例6 一種球形碳酸鋇粉體的制備方法，包括下列步驟a、配制液體培養(yǎng)基按葡萄糖60質(zhì)量份(單位克，后同)、蛋白胨50質(zhì)量份、氯 化鈉10質(zhì)量份、尿素60質(zhì)量份、Ba (NO3) 2(硝酸鋇)10質(zhì)量份、以及蒸餾水1000質(zhì)量份的 組成和質(zhì)量比例取各組分、混合成溶液、并調(diào)節(jié)PH值為7. 5，滅菌，即配制成液體培養(yǎng)基；b、接種培養(yǎng)將巴斯德芽孢桿菌(Bacillus pasteurii)液體菌種接種至液體培 養(yǎng)基中，在40°C、200r/min條件下，振蕩培養(yǎng)4 后，再靜止36h，得培養(yǎng)后物料；C、后處理將培養(yǎng)后物料抽濾，固體物用蒸餾水或去離子水洗滌3次、再用無水乙 醇洗滌3次后，干燥，即制得球形碳酸鋇粉末(即球形碳酸鋇粉體)。實(shí)施例7:一種球形碳酸鋇粉體的制備方法，包括下列步驟a、配制液體培養(yǎng)基按葡萄糖30質(zhì)量份(單位克，后同)、蛋白胨30質(zhì)量份、氯 化鈉5質(zhì)量份、尿素30質(zhì)量份、Ba (NO3) 2(硝酸鋇)5質(zhì)量份、以及蒸餾水1000質(zhì)量份的組 成和質(zhì)量比例取各組分、混合成溶液、并調(diào)節(jié)PH值為9，滅菌，即配制成液體培養(yǎng)基；b、接種培養(yǎng)將巴斯德芽孢桿菌(Bacillus pasteurii)液體菌種接種至液體培 養(yǎng)基中，在30°C、150r/min條件下，振蕩培養(yǎng)3 后，再靜止Mh，得培養(yǎng)后物料；C、后處理將培養(yǎng)后物料抽濾，固體物用蒸餾水或去離子水洗滌2次、再用無水乙 醇洗滌2次后，干燥，即制得球形碳酸鋇粉末(即球形碳酸鋇粉體)。實(shí)施例8-13 —種球形碳酸鋇粉體的制備方法，包括下列步驟a、配制液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基的質(zhì)量份(單位克，后同)組成和質(zhì)量比例見下 表
權(quán)利要求
1.一種球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是包括下列步驟a、配制液體培養(yǎng)基按葡萄糖10-60質(zhì)量份、蛋白胨5-50質(zhì)量份、氯化鈉1-10質(zhì)量份、 尿素10-60質(zhì)量份、Ba(NO3)2I-IO質(zhì)量份、以及蒸餾水1000質(zhì)量份的組成和質(zhì)量比例取各 組分、混合成溶液、并調(diào)節(jié)PH值為6-9，滅菌，即配制成液體培養(yǎng)基；b、接種培養(yǎng)將巴斯德芽孢桿菌接種至液體培養(yǎng)基中，在25-40°C、100-200r/min條件 下，振蕩培養(yǎng)24-4 后，再靜止12-3他，得培養(yǎng)后物料；c、后處理將培養(yǎng)后物料抽濾，固體物用蒸餾水或去離子水洗滌1-3次、再用無水乙醇 洗滌1-3次后，干燥，即制得球形碳酸鋇粉末。
2.按權(quán)利要求1所述的球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是步驟a所述液體培養(yǎng) 基中，還添加有體積百分比含量為0. 1% -0. 3%的吐溫80。
3.按權(quán)利要求1所述的球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是步驟a所述液體培養(yǎng) 基中，還添加有氯化鎳50-250 μ mol/L。
4.按權(quán)利要求1所述的球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是步驟a所述液體培養(yǎng) 基中，還添加有體積百分比含量為0. 1 % -0. 3%的吐溫80和氯化鎳50-250 μ mol/L。
5.按權(quán)利要求1、2、3或4所述的球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是步驟a所述 液體培養(yǎng)基中，所述葡萄糖替換為果糖、半乳糖、或甘露糖。
6.按權(quán)利要求1、2、3或4所述的球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是步驟a所述 液體培養(yǎng)基中，所述蛋白胨為骨肉蛋白胨、胰蛋白胨、牛肉蛋白胨、大豆蛋白胨、或豌豆蛋白 膝。
7.按權(quán)利要求1、2、3或4所述的球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是步驟a所述 液體培養(yǎng)基中，所述Ba(NO3)2替換為BaCl2。
8.按權(quán)利要求1、2、3或4所述的球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是步驟a所述 尿素和硝酸鈣通過微孔濾膜過濾除菌的方法加入到液體培養(yǎng)基中。
9.按權(quán)利要求1、2、3或4所述的球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是步驟c中所 述干燥，是在20-80°C條件下干燥4-48h。
10.按權(quán)利要求3或4所述的球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是所述氯化鎳通過 微孔濾膜過濾除菌的方法加入到液體培養(yǎng)基中。
全文摘要
一種球形碳酸鋇粉體的制備方法，其特征是包括按葡萄糖10-60質(zhì)量份、蛋白胨5-50質(zhì)量份、氯化鈉1-10質(zhì)量份、尿素10-60質(zhì)量份、Ba(NO3)21-10質(zhì)量份、以及蒸餾水1000質(zhì)量份的組成和質(zhì)量比例取各組分、混合成溶液、并調(diào)節(jié)pH值為6-9，滅菌；將巴斯德芽孢桿菌接種至液體培養(yǎng)基中，在25-40℃、100-200r/min條件下，振蕩培養(yǎng)24-48h后，再靜止12-36h；抽濾，用水和無水乙醇洗滌后，干燥，即制得球形碳酸鋇粉體。本發(fā)明根據(jù)生物礦化原理，工藝簡(jiǎn)單，資源豐富，環(huán)境友好；制備的球形碳酸鋇純度高，分散性好，粒徑小，可用于制造電子陶瓷、定溫發(fā)熱體、蓄電池等多種電子元器件。
文檔編號(hào)C12P3/00GK102051382SQ201010535409
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者周建, 林曉艷, 竹文坤, 羅學(xué)剛, 陸愛霞 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)