專利名稱：惰性濃鹽介質(zhì)法制備納米粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用沉淀法制備納米粉體的方法。
背景技術(shù)：
液相沉淀法是制備納米粉體中較為常用的一種方法，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需苛刻的物理?xiàng)l件，就可能得到性能較優(yōu)異的納米粉體。它是在溶液狀態(tài)下將不同化學(xué)成分的物質(zhì)混合產(chǎn)生沉淀，以制取納米粒子產(chǎn)品或前驅(qū)體沉淀物。產(chǎn)品沉淀物用含分散劑的洗滌劑進(jìn)行洗滌，然后過(guò)濾、干燥得納米粉體材料；前驅(qū)體沉淀物，過(guò)濾后進(jìn)行干燥、粉碎、熱分解，然后冷卻、用含分散劑的洗滌劑進(jìn)行洗滌、過(guò)濾、干燥得納米粉體材料。
沉淀法按其特點(diǎn)又可分為直接沉淀法、間接沉淀法、水解沉淀法等。
直接沉淀法是在一定的條件下，在包含一種或多種離子的可溶性鹽溶液中加入沉淀劑和分散劑，直接生成沉淀，從溶液中析出，將雜質(zhì)離子除去，沉淀物經(jīng)干燥、熱分解等操作制得納米粉體。由于加入的沉淀劑不可能在瞬間分散于整個(gè)溶液中，導(dǎo)致成核、長(zhǎng)大、沉淀的過(guò)程難以控制，易發(fā)生不均勻成核，而使制得的粉體粒度不均勻。
間接沉淀法也叫均勻沉淀法，是利用某一化學(xué)反應(yīng)使溶液中的構(gòu)晶離子從含有分散劑的溶液中緩慢地、均勻地釋放出來(lái)，其他的步驟與直接沉淀法相同。在反應(yīng)過(guò)程中，加入的沉淀劑不是立刻與被沉淀組分發(fā)生反應(yīng)，而是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使沉淀劑在整個(gè)溶液中緩慢析出，使得構(gòu)晶離子在整個(gè)溶液中分布比較均勻，所以沉淀物的顆粒均勻而致密，便于過(guò)濾和洗滌，產(chǎn)品粒度小、分布窄、團(tuán)聚小。
水解沉淀法是利用醇鹽在水中能快速發(fā)生水解，形成氫氧化物沉淀，再經(jīng)過(guò)濾、干燥、焙燒等過(guò)程來(lái)制備納米粉體。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)研制的可水解的金屬醇鹽已有30多種元素。該法的突出優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單。但原料成本較高，其應(yīng)用受到一定限制。
以上三種沉淀法的關(guān)鍵是如何促進(jìn)沉淀的生成速率，抑制沉淀的生長(zhǎng)速率，防止沉淀的二次凝聚，人們已經(jīng)總結(jié)出許多有效的成功的經(jīng)驗(yàn)，并在繼續(xù)探索新的方法，如《一種沉淀法連續(xù)制備超細(xì)納米粉體工藝》(專利號(hào)申請(qǐng)?zhí)?3113326)，是將物料經(jīng)計(jì)量加料裝置按一定比例和速度同時(shí)向反應(yīng)釜加料，在一定的溫度、攪拌速率下，混合均勻發(fā)生成核后，迅速進(jìn)入晶核成長(zhǎng)管，在物料混合裝置作用下向前推進(jìn)，最終在晶核成長(zhǎng)管的管端出口收集懸浮液經(jīng)適當(dāng)干燥后得超細(xì)納米粉體。通過(guò)分別調(diào)整反應(yīng)釜和晶核成長(zhǎng)管的溫度、反應(yīng)物料的配比、加料速度、攪拌速率等控制因素來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)晶粒大小的控制。該發(fā)明可使沉淀反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，將沉淀反應(yīng)中的成核過(guò)程和生長(zhǎng)過(guò)程分開(kāi)，成核、生長(zhǎng)在相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境下形成，生成的顆粒粒徑可以得到調(diào)控，顆粒的單分散性好，分布窄，形貌差異小?！兑环N制備納米粉體的技術(shù)》(專利號(hào)申請(qǐng)?zhí)?1142821)，采用如下步驟將兩種反應(yīng)物通過(guò)加壓后形成高速的流體，兩種高速流體通過(guò)一定的角度進(jìn)行瞬間混合，在混合過(guò)程中進(jìn)行反應(yīng)，生成固體料漿，將反應(yīng)生成的同體料漿與反應(yīng)物料分開(kāi)，保持反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物料的濃度一致，進(jìn)而控制生成顆粒的粒徑。將反應(yīng)得到的固體物質(zhì)進(jìn)行干燥后得到納米粉體、或?qū)⒏稍锖蟮姆垠w進(jìn)行焙燒得到納米粉體。該技術(shù)可適用于金屬氧化物、金屬氫氧化物、難溶性金屬鹽、非金屬氧化物納米粉體的制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供一種能簡(jiǎn)便有效的抑制沉淀的生長(zhǎng)速率和防止沉淀的二次凝聚的惰性濃鹽介質(zhì)法制備納米粉體的方法。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為，惰性濃鹽介質(zhì)法制備納米粉體的方法，先將要進(jìn)行反應(yīng)的物質(zhì)分別溶解在一種或幾種惰性的高濃度鹽組成的溶液中，然后在攪拌下將反應(yīng)物混合反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品沉淀物1)經(jīng)過(guò)濾，用含有分散劑的洗滌劑洗盡惰性濃鹽，經(jīng)干燥得到納米粉體材料，2)將反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品前驅(qū)體沉淀物，經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)行干燥、粉碎、熱分解，然后經(jīng)冷卻、過(guò)濾洗滌、干燥得納米粉體材料。
本方法能簡(jiǎn)便有效的抑制沉淀的生長(zhǎng)速率和防止沉淀的二次凝聚。本方法可適用于金屬氧化物、金屬氫氧化物、難溶性金屬鹽、非金屬氧化物等納米粉體的制備。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是將要進(jìn)行反應(yīng)的物質(zhì)分別溶解惰性的高濃度鹽組成的溶液中，然后在攪拌下將反應(yīng)物混合反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品沉淀物經(jīng)過(guò)濾，用含有分散劑的洗滌劑洗盡惰性濃鹽，經(jīng)干燥得到納米粉體材料，或?qū)⒎磻?yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品前驅(qū)體沉淀物，經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)行干燥、粉碎、熱分解，然后經(jīng)冷卻、過(guò)濾洗滌、干燥得納米粉體材料。
本發(fā)明沉淀的生成方式，包括直接沉淀法、間接沉淀法、水解沉淀法。
惰性濃鹽中的鹽是指在制備條件下不與反應(yīng)物、產(chǎn)物以及溶劑發(fā)生反應(yīng)，且在反應(yīng)中能穩(wěn)定存在，能溶解在反應(yīng)進(jìn)行的溶劑中的一類無(wú)機(jī)或有機(jī)鹽中的一種或幾種。
在生成前驅(qū)體沉淀物的反應(yīng)中，惰性濃鹽中的鹽是指在制備條件下不與反應(yīng)物、前驅(qū)體沉淀物、產(chǎn)物以及溶劑發(fā)生反應(yīng)，且在反應(yīng)中能穩(wěn)定存在，能溶解在反應(yīng)進(jìn)行的溶劑中的一類無(wú)機(jī)或有機(jī)鹽中的一種或幾種。
上述的惰性濃鹽中的鹽為NaCl和KCl，也就是說(shuō)以NaCl和KCl為首選。
用本發(fā)明方法獲得的產(chǎn)品包括金屬氧化物、金屬氫氧化物、難溶性金屬鹽、非金屬氧化物等。
下面舉出本發(fā)明例1納米堿式硫酸銅的制備
取50gCuSO4.5H2O溶于100ml水中，室溫條件下逐步加入固體NaCl直至飽和，計(jì)消耗144NaCg。另取8gNaOH溶于100ml水中，冷卻至室溫后也逐步加入固體NaCl直至飽和，計(jì)消耗35NaClg。充分?jǐn)嚢柘聦aOH溶液加入到CuSO4溶液中，加至反應(yīng)計(jì)量時(shí)，得到藍(lán)綠色堿式硫酸銅納米漿。真空抽濾，濾餅用濃度為0.3％多聚磷酸鈉的水溶液洗滌3～4次，得到堿式硫酸銅為主體的納米漿，堿式硫酸銅粒徑約40nm。如濾餅最后用無(wú)水乙醇洗滌2次，于50℃下真空干燥3小時(shí)，則得到堿式硫酸銅納米粉體。
例2納米氧化鋅的制備取無(wú)水21.2gNa2CO3，加蒸餾水100ml攪拌溶解后，逐步加入26.5g固體氯化鈉使其溶解，制成30℃時(shí)的飽和溶液，稱取27.2gZnCl2，加水100ml溶解，逐步加入58g固體氯化鈉制成30℃時(shí)的飽和溶液。劇烈攪拌下將Na2CO3溶液加入到ZnCl2溶液中，反應(yīng)完畢后過(guò)濾，前驅(qū)體于105℃下干燥，烘干后粉碎，置入馬弗爐中，于300℃溫度下灼燒3小時(shí)，取出用濃度為0.3％多聚磷酸鈉的水溶液浸泡并洗滌3～4遍，溶解去除氯化鈉，最后用無(wú)水乙醇洗滌2遍，沉淀物于50℃下真空干燥3小時(shí)，即得到疏松的納米ZnO粉體，含量98.5％，粒度15～20nm。
例3納米Sb2O3粉體的制備室溫下配制NaCl的飽和溶液1500ml備用，另配制3‰的三聚磷酸鈉分散液備用。
稱取106g硫酸亞銻置于2000ml的燒杯中，攪拌下緩緩加入飽和氯化鈉溶液直至1500ml，繼續(xù)攪拌30分鐘，使之水解完全。離心分離，沉淀轉(zhuǎn)入2000ml燒杯中，加入3‰的二聚磷酸鈉分散劑約300ml，升溫至沸騰，分次加入30％的氨水142ml，并保溫至Sb2O3生成完全。離心沉降，用濃度為0.3％多聚磷酸鈉的水溶液洗滌沉淀3～4次。最后用甲醇洗滌2次，在50-60℃溫度范圍內(nèi)真空干燥即得到Sb2O3納米晶，粒徑20～30nm。
例4納米Mg(OH)2粉體的制備稱取101.68MgCl2.6H2O于1000mL燒杯中，加入去離子水500mL，攪拌下添加氯化納至飽和備用，計(jì)消耗氯化納180g。量取17mol/L的濃氨水76mL于2000mL燒杯中，稀釋至300mL，添加氯化納至飽和，計(jì)消耗氯化納114g，將變速攪拌機(jī)攪拌槳插入并調(diào)整好高度和攪拌速度，升溫到60°左右，在強(qiáng)烈攪拌下將氯化鎂溶液徐徐轉(zhuǎn)入氨水中，轉(zhuǎn)移完畢后強(qiáng)烈攪拌60min，然后繼續(xù)在此溫度下攪拌1小時(shí)。提高并保持溫度至90°緩慢攪拌2小時(shí)，高速離心分離，并以含0.3％硬脂酸、pH值為11的稀氨水?dāng)嚢柘礈觳㈦x心分離，如此重復(fù)3次。最后用無(wú)水乙醇洗滌2次，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，置于真空干燥箱中于50℃下真空干燥3小時(shí)，得到疏松的白色Mg(OH)2納米粉體，粒徑約30nm。
權(quán)利要求
1.惰性濃鹽介質(zhì)法制備納米粉體的方法，其特征在于先將要進(jìn)行反應(yīng)的物質(zhì)分別溶解在一種或幾種惰性的高濃度鹽組成的溶液中，然后在攪拌下將反應(yīng)物混合反應(yīng)，1)將反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品沉淀物經(jīng)過(guò)濾，用含有分散劑的洗滌劑洗盡惰性濃鹽，經(jīng)干燥得到納米粉體材料，2)將反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品前驅(qū)體沉淀物，經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)行干燥、粉碎、熱分解，然后經(jīng)冷卻、洗滌、過(guò)濾、干燥得納米粉體材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惰性濃鹽介質(zhì)法制備納米粉體的方法，其特征在于沉淀的生成方式，包括直接沉淀法、間接沉淀法、水解沉淀法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惰性濃鹽介質(zhì)法制備納米粉體的方法，其特征在于惰性濃鹽中的鹽是指在制備條件下不與反應(yīng)物、產(chǎn)物以及溶劑發(fā)生反應(yīng)，且在反應(yīng)中能穩(wěn)定存在，能溶解在反應(yīng)進(jìn)行的溶劑中的一類無(wú)機(jī)或有機(jī)鹽中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惰性濃鹽介質(zhì)法制備納米粉體的方法，其特征在于惰性濃鹽中的鹽是指在制備條件下不與反應(yīng)物、前驅(qū)體沉淀物、產(chǎn)物以及溶劑發(fā)生反應(yīng)，且在反應(yīng)中能穩(wěn)定存在，能溶解在反應(yīng)進(jìn)行的溶劑中的一類無(wú)機(jī)或有機(jī)鹽中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4所述的惰性濃鹽介質(zhì)法制備納米粉體的方法，其特征在于惰性濃鹽中的鹽為NaCl和KCl。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惰性濃鹽介質(zhì)法制備納米粉體的方法，其特征在于產(chǎn)品包括金屬氧化物、金屬氫氧化物、難溶性金屬鹽、非金屬氧化物。
全文摘要
惰性濃鹽介質(zhì)法制備納米粉體的方法，涉及一種用沉淀法制備納米粉體的方法。是先將要進(jìn)行反應(yīng)的物質(zhì)分別溶解在一種或幾種惰性的高濃度鹽組成的溶液中，然后在攪拌下進(jìn)行混合反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品沉淀物經(jīng)過(guò)濾，用含有分散劑的洗滌劑洗盡惰性濃鹽，經(jīng)干燥得到納米粉體材料；或?qū)⒎磻?yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品前驅(qū)體沉淀物，經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)行干燥、粉碎、熱分解，然后經(jīng)冷卻、洗滌、過(guò)濾、干燥得納米粉體材料。惰性濃鹽中的鹽是指在制備條件下不與反應(yīng)物、前驅(qū)體沉淀物、產(chǎn)物及溶劑發(fā)生反應(yīng)，并能穩(wěn)定存在的鹽。本方法能簡(jiǎn)便有效的抑制沉淀的生長(zhǎng)速率和防止沉淀的二次凝聚。本方法可適用于金屬氧化物、金屬氫氧化物、難溶性金屬鹽、非金屬氧化物等納米粉體的制備。
文檔編號(hào)C04B35/622GK1605565SQ200410060779
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月30日
發(fā)明者易求實(shí) 申請(qǐng)人:湖北教育學(xué)院