專利名稱：一種制備高純超細(xì)碳酸鋇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳酸鋇的制備方法。
背景技術(shù)：
高純超細(xì)碳酸鋇(BaC03)是指純度到達(dá)99. 3% ，平均粒徑小于1 y m或者達(dá)到納米 級的碳酸鋇，它在微電子工業(yè)、醫(yī)用工業(yè)、電子陶瓷工業(yè)和電磁學(xué)領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。
現(xiàn)有高純超細(xì)碳酸鋇的生產(chǎn)工藝中，常用的方法是采用重結(jié)晶法和加入除鈣、鍶 劑的方法，使鋇鹽與鈣、鍶分離，然后加入高純碳酸銨沉淀出碳酸鋇，洗滌、烘干得到產(chǎn)品。 或者通過控制鹽酸的濃度、用量，來分離雜質(zhì)鈣、鍶，再進(jìn)行碳化，離心分離，最后用高純水 洗滌、干燥，得到納米級碳酸鋇；或者通過有機溶劑萃取可溶性鋇鹽中的雜質(zhì)鍶鈣，使鍶、 鈣等雜質(zhì)進(jìn)入有機相，從而得到精制的可溶性鋇鹽，使其與碳酸氫銨作用，而得到高純碳酸 鋇。然而，上述方法均存在高純碳酸鋇的收率低、操作麻煩、費用較高，得到的產(chǎn)品粒徑大小 不均的問題，尤其達(dá)不到微電子工業(yè)要求其碳酸鋇的粒徑相對一致的標(biāo)準(zhǔn)。另外，在現(xiàn)有的 上述方法中，還有雜質(zhì)含量仍然較高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝流程相對簡單、產(chǎn)品粒徑大 小相對一致、雜質(zhì)含量較低的制備高純超細(xì)碳酸鋇的方法。 實現(xiàn)所述目的之方案是這樣一種制備高純超細(xì)碳酸鋇的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相同的 方面是，該方法所用原料中有可溶性鋇鹽和碳酸氫銨。其改進(jìn)之處是，本發(fā)明中的可溶性鋇 鹽是氯化鋇或硝酸鋇，該方法包括如下步驟 (1)將氯化鋇或硝酸鋇配制成溶液，其濃度為0. 5 1. 5mol/L ;然后將氯化鋇溶液 或硝酸鋇溶液與質(zhì)量百分比濃度為0. 5%的氟化銨溶液充分?jǐn)嚢杌旌?，時間不少于20分； 其中，氯化鋇溶液或硝酸鋇溶液與氟化銨溶液的質(zhì)量比為100 : 1; 接著過濾，以去除氯化鋇溶液或硝酸鋇溶液中的包括鈣、鍶的雜質(zhì)離子，得濾液；
(2)在溶液第(1)步所得濾液中加入水溶性離子液體，該水溶性離子液體的用量 是該濾液中氯化鋇或硝酸鋇質(zhì)量的0. 01 0. 05%，得混合溶液； (3)在0. 5 1. 5mol/L碳酸氫銨溶液中加入質(zhì)量百分比濃度為20%的氨水溶液， 調(diào)節(jié)碳酸氫銨溶液的pH值為8 10 ; (4)將步驟(2)得到的混合溶液與步驟(3)得到的碳酸氫銨溶液混合，在微波輻射 作用下攪拌，時間為20 60min ;其中，碳酸氫銨溶液中的碳酸氫銨和氯化鋇溶液中的氯化 鋇或硝酸鋇溶液中的硝酸鋇的摩爾比為1. 05 1. 2 : 1 ，微波頻率為2450±50MHz，微波功 率為800 1000W，微波設(shè)定的反應(yīng)溫度為20 50°C ;得碳酸鋇乳濁液，過濾以去除濾液， 洗滌碳酸鋇； (5)將步驟(4)洗滌的碳酸鋇在60 8(TC干燥1 2小時，得粉體狀碳酸鋇。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明簡便易行，所需設(shè)備簡單，投資小，成本較低，污染小，控制離子液體的量制備出的碳酸鋇粉體的分散性好，粒徑為30 100nm，不同形態(tài)的粒子，
純度在99. 6%以上，鈣與鍶總殘余量低于0. 03%，最終得到的粉體狀碳酸鋇微，完全符合
微電子工業(yè)生產(chǎn)的要求，尤其適合于工業(yè)化應(yīng)用。 下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體實施例方式
—種制備高純超細(xì)碳酸鋇的方法，該方法所用原料中有可溶性鋇鹽和碳酸氫銨。 本發(fā)明中的可溶性鋇鹽是氯化鋇或硝酸鋇，本發(fā)明方法包括如下步驟
(1)將氯化鋇或硝酸鋇配制成溶液，其濃度為0. 5 1. 5mol/L ;然后將氯化鋇溶液 或硝酸鋇溶液與質(zhì)量百分比濃度為0. 5%的氟化銨溶液充分?jǐn)嚢杌旌希瑫r間不少于20分； 其中，氯化鋇溶液或硝酸鋇溶液與氟化銨溶液的質(zhì)量比為100 : 1; 接著過濾，以去除氯化鋇溶液或硝酸鋇溶液中的包括鈣、鍶的雜質(zhì)離子，得濾液；
(2)在溶液第(1)步所得濾液中加入水溶性離子液體，該水溶性離子液體的用量 是該濾液中氯化鋇或硝酸鋇質(zhì)量的0. 01 0. 05%，得混合溶液； (3)在0. 5 1. 5mol/L碳酸氫銨溶液中加入質(zhì)量百分比濃度為20%的氨水溶液， 調(diào)節(jié)碳酸氫銨溶液的pH值為8 10 ; (4)將步驟(2)得到的混合溶液與步驟(3)得到的碳酸氫銨溶液混合，在微波輻射 作用下攪拌，時間為20 60min ;其中，碳酸氫銨溶液中的碳酸氫銨和氯化鋇溶液中的氯化 鋇或硝酸鋇溶液中的硝酸鋇的摩爾比為1. 05 1. 2 : 1 ，微波頻率為2450±50MHz，微波功 率為800 1000W，微波設(shè)定的反應(yīng)溫度為20 50°C ;得碳酸鋇乳濁液，過濾以去除濾液， 洗滌碳酸鋇； (5)將步驟(4)洗滌的碳酸鋇在60 8(TC干燥1 2小時，得粉體狀碳酸鋇。
進(jìn) 一 步講，本發(fā)明所用水溶性離子液體為[Bmim] Cl 、 [Emim] Cl 、 [Bmim] BF4或 [Emim] BF4。
本發(fā)明通過了試驗驗證，各驗證例如下
驗證例1 : 將氯化鋇溶于水中，配制成0. 5mol/L氯化鋇溶液，再將氟化銨溶于水中，配制成 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%氟化銨溶液；向氯化鋇溶液中加入氟化銨溶液(質(zhì)量比100 : 1)，攪拌 20min，過濾，得去除了鈣、鍶等雜質(zhì)離子的濾液；在該濾液中加入離子液體[Emim]Cl，離子 液體[Emim]Cl的用量是該濾液中氯化鋇質(zhì)量的0.01%，得含離子液體[Emim]Cl的混合溶 液；將碳酸氫銨溶解水中，配制成0. 5mol/L碳酸氫銨溶液，加入質(zhì)量濃度為20%的氨水溶 液，調(diào)節(jié)碳酸氫銨溶液的PH值為8 ;在攪拌條件下，將碳酸氫銨溶液和含離子液體[Emim] Cl的混合溶液混合，碳酸氫銨和氯化鋇的摩爾比為1.05 : 1 ;在微波輻射作用下，2(TC恒溫 反應(yīng)20min ;其中，微波頻率2450MHz，微波功率800W ;反應(yīng)完畢后，將碳酸鋇乳濁液過濾，洗 滌，在6(TC干燥1小時，最終得到粉體粒徑為40 60nm，純度為99. 7% ， f丐與鍶總殘余量低 于0. 03%的碳酸鋇產(chǎn)品，形態(tài)呈棒狀。
驗證例2 : 將氯化鋇溶于水中，配制成1. Omol/L氯化鋇溶液，再將氟化銨溶于水中，配制成 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%氟化銨溶液；向氯化鋇溶液中加入氟化銨溶液(質(zhì)量比100 : 1)，攪拌20min，過濾，得去除了鈣、鍶等雜質(zhì)離子的濾液；在該濾液中加入離子液體[Bmim]BF4，離子 液體[Bmim]BF4的用量是該濾液中氯化鋇質(zhì)量的0. 02% ，得含離子液體[Bmim]BF4的混合溶 液；將碳酸氫銨溶于水中，配制成lmol/L碳酸氫銨溶液，加入質(zhì)量濃度為20%的氨水溶液， 調(diào)節(jié)碳酸氫銨溶液的pH值為9 ;在攪拌條件下，將碳酸氫銨溶液和含離子液體[Bmim]BFj勺 混合溶液混合，碳酸氫銨和氯化鋇的摩爾比為l. 1 : 1，在微波輻射作用下，25t:恒溫反應(yīng) 40min ;其中，微波頻率2450MHz，微波功率900W ;反應(yīng)完畢后，將碳酸鋇乳濁液過濾，洗滌， 在7(TC干燥1. 5小時，最終得到粉體粒徑為50 80nm，純度為99. 8%，鈣與鍶總殘余量低 于0. 03%的碳酸鋇產(chǎn)品，形態(tài)呈針狀。
驗證例3 : 將氯化鋇溶于水中，配制成1.5mol/L氯化鋇溶液，再將氟化銨溶于水中，配制成 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%氟化銨溶液；向氯化鋇溶液中加入氟化銨溶液(質(zhì)量比100 : 1)，攪拌 30min，過濾，得去除了鈣、鍶等雜質(zhì)離子的濾液；在該濾液中加入離子液體[Emim]BF4，離子 液體[Emim]BF4的用量是該濾液中氯化鋇質(zhì)量的0. 03%，得含離子液體[Emim]BF4的混合 溶液；將碳酸氫銨溶于水中，配制成1. 5mol/L碳酸氫銨溶液，加入質(zhì)量濃度為20%的氨水 溶液，調(diào)節(jié)碳酸氫銨溶液的pH值為10 ;在攪拌條件下，在攪拌條件下，將碳酸氫銨溶液和含 離子液體[Emim]BF4的混合溶液混合，碳酸氫銨和氯化鋇的摩爾比為1. 15 : l混合，在微波 輻射作用下，3(TC恒溫反應(yīng)60min ;其中，微波頻率2450MHz，微波功率1000W ;反應(yīng)完畢后， 將碳酸鋇乳濁液過濾，洗滌，在8(TC干燥1. 5小時，最終得到粉體粒徑為60 100nm，純度 為99. 8%，|丐與鍶總殘余量低于0. 03%的碳酸鋇產(chǎn)品，形態(tài)呈針狀。
驗證例4 : 將氯化鋇溶于水中，配制成0. 5mol/L氯化鋇溶液，再將氟化銨溶于水中，配制成 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%氟化銨溶液；向氯化鋇溶液中加入氟化銨溶液(質(zhì)量比100 : 1)，攪拌 20min，過濾，得去除了鈣、鍶等雜質(zhì)離子的濾液；在該濾液中加入離子液體[Bmim]Cl，離子 液體[Bmim]Cl的用量是該濾液中氯化鋇質(zhì)量的0. 04%，得含離子液體[Bmim]Cl的混合溶 液；將碳酸氫銨溶于水中，配制成0. 5mol/L碳酸氫銨溶液，加入質(zhì)量濃度為20%的氨水溶 液，調(diào)節(jié)碳酸氫銨溶液的PH值為8 ;在攪拌條件下，將碳酸氫銨溶液和含離子液體[Bmim] Cl的混合溶液混合，碳酸氫銨和氯化鋇的摩爾比為1.05 : 1 ;在微波輻射作用下，35t:恒溫 反應(yīng)20min ;其中，微波頻率2450MHz，微波功率800W ;反應(yīng)完畢后，將碳酸鋇乳濁液過濾，洗 滌，在8(TC干燥2. 0小時，最終得到粉體粒徑為30 40nm，純度為99. 8% ， f丐與鍶總殘余量 低于0. 03%的碳酸鋇產(chǎn)品，形態(tài)呈針狀。
驗證例5: 將氯化鋇溶于水中，配制成1. Omol/L氯化鋇溶液，再將氟化銨溶于水中，配制成 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%氟化銨溶液；向氯化鋇溶液中加入氟化銨溶液(質(zhì)量比100 : 1)，攪拌 30min，過濾，得去除了鈣、鍶等雜質(zhì)離子的濾液；在該濾液中加入離子液體[Bmim]Cl，離子 液體[Bmim]Cl的用量是該濾液中氯化鋇質(zhì)量的0. 05%，得含離子液體[Bmim]Cl的混合溶 液；將碳酸氫銨溶于水中，配制成0. 5mol/L碳酸氫銨溶液，加入質(zhì)量濃度為20%的氨水溶 液，調(diào)節(jié)碳酸氫銨溶液的PH值為8 ;在攪拌條件下，將碳酸氫銨溶液和含離子液體[Bmim] Cl的混合溶液混合，碳酸氫銨和氯化鋇的摩爾比為1.2 : 1 ;在微波輻射作用下，4(TC恒溫 反應(yīng)20min ;其中，微波頻率2450MHz，微波功率800W ;反應(yīng)完畢后，將碳酸鋇乳濁液過濾，洗滌，在8(TC干燥2. 0小時，最終得到粉體粒徑為20 40nm，純度為99. 8% ， f丐與鍶總殘余量 低于0. 03%的碳酸鋇產(chǎn)品，形態(tài)呈棒狀。
驗證例6 : 將硝酸鋇溶于水中，配制成1. Omol/L硝酸鋇溶液，再將氟化銨溶于水中，配制成 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%氟化銨溶液；向硝酸鋇溶液中加入氟化銨溶液(質(zhì)量比100 : 1)，攪拌 20min，過濾，得去除了鈣、鍶等雜質(zhì)離子的濾液；在該濾液中加入離子液體[Bmim]BF4，離子 液體[Bmim]BF4的用量是該濾液中硝酸鋇質(zhì)量的0. 05%，得含離子液體[Bmim]BF4的混合 溶液；將碳酸氫銨溶于水中，配制成1. Omol/L碳酸氫銨溶液，加入質(zhì)量濃度為20%的氨水 溶液，調(diào)節(jié)碳酸氫銨溶液的pH值為9 ;在攪拌條件下，將碳酸氫銨溶液和含離子液體[Bmim] BF4的混合溶液混合，碳酸氫銨和硝酸鋇的摩爾比為1.0 : 1，在微波輻射作用下，45t:恒溫 反應(yīng)40min ;其中，微波頻率2450MHz，微波功率900W ;反應(yīng)完畢后，將碳酸鋇乳濁液過濾，洗 滌，在8(TC干燥2. 0小時，最終得到粉體粒徑為40 50nm，純度為99. 8% ， f丐與鍶總殘余量 低于0. 03%的碳酸鋇產(chǎn)品，形態(tài)呈針狀。
驗證例7 : 將硝酸鋇溶于水中，配制成1. Omol/L硝酸鋇溶液，再將氟化銨溶于水中，配制成 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%氟化銨溶液；向硝酸鋇溶液中加入氟化銨溶液(質(zhì)量比100 : 1)，攪拌 20min，過濾，得去除了鈣、鍶等雜質(zhì)離子的濾液；在該濾液中加入離子液體[Bmim]Cl，離子 液體[Bmim]Cl的用量是該濾液中硝酸鋇質(zhì)量的0. 03%，得含離子液體[Bmim]Cl的混合溶 液；將碳酸氫銨溶于水中，配制成1. Omol/L碳酸氫銨溶液，加入質(zhì)量濃度為20%的氨水溶 液，調(diào)節(jié)碳酸氫銨溶液的PH值為9 ;在攪拌條件下，將碳酸氫銨溶液和含離子液體[Bmim] Cl的混合溶液混合，碳酸氫銨和硝酸鋇的摩爾比為1.0 : 1，在微波輻射作用下，5(TC恒溫 反應(yīng)40min ;其中，微波頻率2450MHz，微波功率900W ;反應(yīng)完畢后，將碳酸鋇乳濁液過濾，洗 滌，在8(TC干燥2. 0小時，最終得到粉體粒徑為40 50nm，純度為99. 8% ， f丐與鍶總殘余量 低于0. 03%的碳酸鋇產(chǎn)品，形態(tài)呈針狀。
權(quán)利要求
一種制備高純超細(xì)碳酸鋇的方法，該方法所用原料中有可溶性鋇鹽和碳酸氫銨，其特征在于所述可溶性鋇鹽是氯化鋇或硝酸鋇，該方法包括如下步驟(1)將氯化鋇或硝酸鋇配制成溶液，其濃度為0.5～1.5mol/L；然后將氯化鋇溶液或硝酸鋇溶液與質(zhì)量百分比濃度為0.5％的氟化銨溶液充分?jǐn)嚢杌旌?，時間不少于20分；其中，氯化鋇溶液或硝酸鋇溶液與氟化銨溶液的質(zhì)量比為100∶1；接著過濾，以去除氯化鋇溶液或硝酸鋇溶液中的包括鈣、鍶的雜質(zhì)離子，得濾液；(2)在溶液第(1)步所得濾液中加入水溶性離子液體，該水溶性離子液體的用量是該濾液中氯化鋇或硝酸鋇質(zhì)量的0.01～0.05％，得混合溶液；(3)在0.5～1.5mol/L碳酸氫銨溶液中加入質(zhì)量百分比濃度為20％的氨水溶液，調(diào)節(jié)碳酸氫銨溶液的pH值為8～10；(4)將步驟(2)得到的混合溶液與步驟(3)得到的碳酸氫銨溶液混合，在微波輻射作用下攪拌，時間為20～60min；其中，碳酸氫銨溶液中的碳酸氫銨和氯化鋇溶液中的氯化鋇或硝酸鋇溶液中的硝酸鋇的摩爾比為1.05～1.2∶1，微波頻率為2450±50MHz，微波功率為800～1000W，微波設(shè)定的反應(yīng)溫度為20～50℃；得碳酸鋇乳濁液，過濾以去除濾液，洗滌碳酸鋇；(5)將步驟(4)洗滌的碳酸鋇在60～80℃干燥1～2小時，得粉體狀碳酸鋇。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述制備高純超細(xì)碳酸鋇的方法，其特征在于，所述水溶性離子液 體為[Bmim]Cl、 [Emim]Cl、 [Bmim]BF4或[Emim]BF4。
全文摘要
一種制備高純超細(xì)碳酸鋇的方法，包括以下步驟用氟化銨去除氯化鋇溶液或硝酸鋇溶液中的鈣和鍶等雜質(zhì)，得濾液；在該濾液中加入離子液體，離子液體的用量是該濾液中氯化鋇或硝酸鋇質(zhì)量的0.01～0.05％，得混合溶液；在微波輻射作用下攪拌，將碳酸氫銨溶液與混合溶液混合，碳酸氫銨和氯化鋇或硝酸鋇的摩爾比為1.05～1.2∶1；得碳酸鋇乳濁液，過濾，洗滌，烘干后得碳酸鋇粉體產(chǎn)品。采用本發(fā)明工藝制備的碳酸鋇產(chǎn)品分散性好，純度在99.6％以上，鈣與鍶總殘余量低于0.03％，粒度為30～100nm，完全符合微電子工業(yè)生產(chǎn)的要求。
文檔編號C01F11/18GK101708860SQ20091019184
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者于鯨, 劉仁龍, 劉作華, 孫大貴, 文龍明, 杜軍, 楊謙, 王娜, 范興, 陶長元 申請人:城口縣科學(xué)技術(shù)委員會;重慶大學(xué)