專利名稱：一種超細(xì)高純碳酸鋇粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超細(xì)高純碳酸鋇粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
碳酸鋇是一種重要的基礎(chǔ)無機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用于顯像管、陶瓷、搪瓷、電容器、 光學(xué)玻璃以及鋇鐵氧體等領(lǐng)域。將碳酸鋇加入顯像管玻殼中可以有效吸收高壓電流下產(chǎn)生的X-射線；在結(jié)構(gòu)陶瓷的生產(chǎn)中，添加粉狀碳酸鋇可以顯著地提高瓷磚的硬度、耐磨性和耐化學(xué)腐蝕性；添加碳酸鋇還可以提高釉料的耐摩擦性，同時色澤牢固光亮穩(wěn)定；在玻璃制造方面，碳酸鋇用作焙燒添加劑可以增加玻璃的可澆注性，同時可以顯著提高玻璃的折射率、硬度和耐刻劃性；此外，它還具有優(yōu)異的磁學(xué)特性，可用來制成具有高矯頑場強(qiáng)和磁學(xué)性能的鋇鐵氧體等磁性材料。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子化工等領(lǐng)域?qū)μ妓徜^的要求越來越高，而普通工業(yè)碳酸鋇粉難以滿足高科技領(lǐng)域發(fā)展的要求。與普通工業(yè)碳酸鋇粉末相比，超細(xì)高純碳酸鋇具有高的介電系數(shù)、低損耗、高磁導(dǎo)率、飽和磁化強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊潛在應(yīng)用前景。液相沉淀法是一種目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上廣泛采用的制備超細(xì)粉體的方法，具有合成條件溫和、設(shè)備簡單、易操作、成本低等優(yōu)點(diǎn)，并且易于擴(kuò)大化生產(chǎn)，備受重視。一般可以分為直接沉淀法、共沉淀法和均相沉淀法，其中直接沉淀法和共沉淀法都是將沉淀劑加入溶液中立刻產(chǎn)生沉淀，體系中存在局部濃度不均現(xiàn)象，從而導(dǎo)致產(chǎn)品粒度分布不均勻，且嚴(yán)重夾雜。此外，該方法多為不連續(xù)生產(chǎn)，因此不同批次間產(chǎn)品質(zhì)量重現(xiàn)性較差。中國專利 ZL96116009公開了一種電子陶瓷用碳酸鋇的制備工藝，該工藝以精制氯化鋇和碳酸鈉為原料，直接沉淀的方法制備碳酸鋇粉體，但是其粒徑較大、分布寬。均相沉淀法是利用某一化學(xué)反應(yīng)(產(chǎn)生沉淀劑或產(chǎn)生一種能改變沉淀?xiàng)l件的物質(zhì))在一定的條件下(如加熱或分解酶等)使溶液中的構(gòu)晶離子(構(gòu)晶陽離子或構(gòu)晶陰離子) 從溶液中均勻地、緩慢地釋放出來的方法。該法可以避免直接添加沉淀劑而產(chǎn)生的體系局部濃度不均勻現(xiàn)象，但是其反應(yīng)時間較長，生產(chǎn)效率較低，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。微波均相沉淀法是結(jié)合微波加熱技術(shù)和均相沉淀法兩者的優(yōu)點(diǎn)而提出的一種制備超細(xì)粉體的新方法，一方面，結(jié)合微波加熱的體加熱特點(diǎn)，可以使得溶液均勻、快速地被加熱。同時，利用微波的非熱效應(yīng)，可大大提高反應(yīng)速率，克服常規(guī)均相沉淀法的缺點(diǎn)；另一方面，利用充分利用均相沉淀法的優(yōu)點(diǎn)，消除溶液組分濃度差現(xiàn)象，從而可以使構(gòu)晶離子在瞬間萌發(fā)出來，然后讓所有的核盡可能地同步生長成一定形狀和尺寸的粒子。該方法具有工藝流程簡單、成本低、生產(chǎn)周期短、清潔無污染、安全性好、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。而有關(guān)微波均相沉淀法制備超細(xì)碳酸鋇粉體的研究，目前鮮有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有直接沉淀法的不足之處，如體系局部濃度過濃等問題，提供一種新的工藝簡單、粒度分布較均勻的超細(xì)高純碳酸鋇粉體制備方法，能被應(yīng)用于改造傳統(tǒng)碳酸鋇生產(chǎn)工藝，提升產(chǎn)品價(jià)值。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種超細(xì)高純碳酸鋇粉體的制備方法，經(jīng)過下列各步驟
(1)在Ba2+濃度為0.4 1. 2mol/L的可溶鋇鹽的溶液中，添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為3 8 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；
(2)將步驟(1)所得混合溶液加熱至75 90°C下反應(yīng)1 8h，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于70 90°C下恒溫干燥3 5h，即得到超細(xì)高純碳酸鋇粉體。所述步驟(1)中的可溶鋇鹽溶液為氯化鋇溶液、硝酸鋇溶液或氫氧化鋇溶液；或者，以重毒石經(jīng)凈化除雜后配制成的溶液。所述步驟(1)中添加氫氧化鈉的量，優(yōu)選氫氧化鈉與可溶鋇鹽的摩爾比為2. 0 3. 5 1 或者 1. 5 1。所述步驟(1)中添加氫氧化鈉后再加入分散劑。所述分散劑為多聚磷酸鈉或聚乙二醇；其中，當(dāng)分散劑為多聚磷酸鈉時，加入量為可溶鋇鹽溶質(zhì)質(zhì)量的0. 2 1% ；當(dāng)分散劑為聚乙二醇時，加入量為可溶鋇鹽溶液體積的 2 10%。為多聚磷酸鈉或聚乙二醇；其中，當(dāng)分散劑為多聚磷酸鈉時，加入量為可溶鋇鹽質(zhì)量的0. 2 1% ；當(dāng)分散劑為聚乙二醇時，加入量為可溶鋇鹽溶液體積的2 10%。所述步驟(2)中的加熱是采用微波加熱。本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理是
(NH2) 3 CO+H2O — CO2 十 2皿3
CO2 + 20H" — CO^" +H2O Ba2++ CO^ =BaCO3 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1)本發(fā)明克服現(xiàn)有直接沉淀法的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)體系的濃度均勻，從而可以對產(chǎn)品粒度有效控制，制備粒度小且分布窄的針狀碳酸鋇粒子，滿足一些高科技領(lǐng)域的需要；
(2)本發(fā)明利用微波加熱的方式對溶液進(jìn)行加熱，一方面，可以使得溶液均勻、快速地被加熱；另一方方面，利用微波的非熱效應(yīng)，能大大提高反應(yīng)速率；
(3)本發(fā)明所用的可溶鋇鹽溶液來源豐富，尤其是一些鋇鹽生產(chǎn)企業(yè)均需求并生產(chǎn)可溶鋇鹽溶液，并且隨著生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，可溶鋇鹽溶液變得更加廉價(jià)，有利于本發(fā)明應(yīng)用于改造傳統(tǒng)碳酸鋇生產(chǎn)工藝和工業(yè)化生產(chǎn)；
(4)本發(fā)明提供的超細(xì)碳酸鋇粉體制備方法具有工藝流程簡單、成本低、生產(chǎn)周期短、 清潔無污染、安全性好、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)；
(5)本發(fā)明采用均相沉淀法，可避免其它液相法體系局部濃度不均勻現(xiàn)象，制得的碳酸鋇顆粒均勻致密，純度彡99. 5%，直徑在200nm 600nm，長度為3 μ m 10 μ m，長徑比10 15的針狀或棒狀粒子；
(6)本發(fā)明采用微波均相沉淀法，一方面可避免其它液相法體系局部濃度不均勻現(xiàn)象， 另一方面可以使得溶液均勻、快速地被加熱，極大地消除了濃度不均和溫度梯度的不利影響，從而使得制得的碳酸鋇顆粒均勻致密，直徑在400nm 900nm，長度為17 μ m 25 μ m， 長徑比30 40的針狀或棒狀粒子。


圖1是實(shí)施例1制備的超細(xì)高純碳酸鋇粉體的SEM照片； 圖2是實(shí)施例2制備的超細(xì)高純碳酸鋇粉體的SEM照片。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但這些實(shí)例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1
(1)在Ba2+濃度為0.8mol/L的氯化鋇溶液中，按氫氧化鈉與可溶鋇鹽的摩爾比為 2.5 1，添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為6 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；
(2)將步驟(1)所得混合溶液水浴加熱至85°C下攪拌反應(yīng)4h，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于80°C下恒溫干燥4h，即得到超細(xì)高純碳酸鋇粉體，為直徑在200 600nm,長度為6 10 μ m的棒狀超細(xì)碳酸鋇粉體。實(shí)施例2
(1)在Ba2+濃度為0.4mol/L的氯化鋇溶液中，按氫氧化鈉與可溶鋇鹽的摩爾比為 3.5 1，添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，再加入可溶鋇鹽溶質(zhì)質(zhì)量0. 的多聚磷酸鈉， 然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為8 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；
(2)將步驟(1)所得混合溶液水浴加熱至90°C下攪拌反應(yīng)池，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于90°C下恒溫干燥3h，即得到分散性良好的針狀超細(xì)高純碳酸鋇粉體。實(shí)施例3
(1)在Ba2+濃度為1.2mol/L的氯化鋇溶液中，按氫氧化鈉與可溶鋇鹽的摩爾比為 2.0 1，添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，再加入可溶鋇鹽溶液體積洲的聚乙二醇，然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為3 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；
(2)將步驟(1)所得混合溶液水浴加熱至75°C下反應(yīng)6h，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于70°C下恒溫干燥5h，即得到分散性良好的針狀超細(xì)高純碳酸鋇粉體。實(shí)施例4
(1)在Ba2+濃度為0.6mol/L的硝酸鋇溶液中，按氫氧化鈉與可溶鋇鹽的摩爾比為3 1，添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，再加入可溶鋇鹽溶質(zhì)質(zhì)量1%的多聚磷酸鈉，然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為5 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；
(2)將步驟(1)所得混合溶液水浴加熱至80°C下反應(yīng)證，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于80°C下恒溫干燥4h，即得到針狀超細(xì)高純碳酸鋇粉體。實(shí)施例5
(1)在Ba2+濃度為1.Omol/L的氫氧化鋇溶液中，再加入可溶鋇鹽溶液體積10%的聚乙二醇，然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為4 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；
(2)將步驟(1)所得混合溶液水浴加熱至85°C下反應(yīng)池，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于85°C下恒溫干燥4h，即得到針狀超細(xì)高純碳酸鋇粉體。實(shí)施例6(1)在Ba2+濃度為0.8mol/L的氯化鋇溶液中，按氫氧化鈉與可溶鋇鹽的摩爾比為 2.5 1，添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為6 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；
(2)將步驟(1)所得混合溶液微波加熱至85°C下反應(yīng)lh，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于80°C下恒溫干燥4h，即得到直徑在400nm 700nm，長度為17 μ m 20 μ m棒狀超細(xì)高純碳酸鋇粉體。實(shí)施例7
(1)在Ba2+濃度為0.8mol/L的氯化鋇溶液中，按氫氧化鈉與可溶鋇鹽的摩爾比為 2.5 1，添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，再加入可溶鋇鹽質(zhì)量0. 的多聚磷酸鈉，然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為6 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；
(2)將步驟(1)所得混合溶液微波加熱至85°C下反應(yīng)4h，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于80°C下恒溫干燥4h，即得到直徑在400nm 800nm，長度為17 μ m 23 μ m分散性良好的針狀超細(xì)高純碳酸鋇粉體。實(shí)施例8
(1)在Ba2+濃度為0.4mol/L的氯化鋇溶液中，按氫氧化鈉與可溶鋇鹽的摩爾比為 3.5 1，添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，再加入可溶鋇鹽質(zhì)量1%的多聚磷酸鈉，然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為8 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；
(2)將步驟(1)所得混合溶液微波加熱至90°C下反應(yīng)池，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于90°C下恒溫干燥3h，即得到分散性良好的針狀超細(xì)高純碳酸鋇粉體。實(shí)施例9
(1)在Ba2+濃度為0.6mol/L的以重毒石經(jīng)凈化除雜后配制成的溶液中，按氫氧化鈉與可溶鋇鹽的摩爾比為1.5 1，添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，再加入可溶鋇鹽溶液體積 7%的聚乙二醇，然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為5 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；
(2)將步驟(1)所得混合溶液微波加熱至80°C下反應(yīng)池，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于80°C下恒溫干燥4h，即得到分散性良好的針狀超細(xì)高純碳酸鋇粉體。實(shí)施例10
(1)在Ba2+濃度為l.Omol/L的硝酸鋇溶液中，按氫氧化鈉與可溶鋇鹽的摩爾比為1 1，添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，再加入可溶鋇鹽質(zhì)量0. 8%的多聚磷酸鈉，然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為4 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；
(2)將步驟(1)所得混合溶液加熱(采用微波加熱)至75°C下反應(yīng)8h，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于90°C下恒溫干燥3h，即得到分散性良好的針狀超細(xì)高純碳酸鋇粉體。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)高純碳酸鋇粉體的制備方法，其特征在于經(jīng)過下列各步驟(1)在Ba2+濃度為0.4 1. 2mol/L的可溶鋇鹽的溶液中，添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，然后按尿素與可溶鋇鹽的摩爾比為3 8 1，加入尿素作為沉淀劑，得到混合溶液；(2)將步驟(1)所得混合溶液加熱至75 90°C下反應(yīng)1 8h，再過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于70 90°C下恒溫干燥3 5h，即得到超細(xì)高純碳酸鋇粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的可溶鋇鹽溶液為氯化鋇溶液、硝酸鋇溶液或氫氧化鋇溶液；或者，以重毒石經(jīng)凈化除雜后配制成的溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中添加氫氧化鈉的量， 優(yōu)選氫氧化鈉與可溶鋇鹽的摩爾比為2.0 3. 5 1或者0 1.5 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中添加氫氧化鈉后再加入分散劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述分散劑為多聚磷酸鈉或聚乙二醇；其中，當(dāng)分散劑為多聚磷酸鈉時，加入量為可溶鋇鹽溶質(zhì)質(zhì)量的0. 2 1% ；當(dāng)分散劑為聚乙二醇時，加入量為可溶鋇鹽溶液體積的2 10%;為多聚磷酸鈉或聚乙二醇；其中，當(dāng)分散劑為多聚磷酸鈉時，加入量為可溶鋇鹽質(zhì)量的0.2 1%;當(dāng)分散劑為聚乙二醇時，加入量為可溶鋇鹽溶液體積的2 10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的加熱是采用微波加熱。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超細(xì)高純碳酸鋇粉體的制備方法，通過在可溶鋇鹽的溶液中添加氫氧化鈉使溶液保持強(qiáng)堿性，然后加入尿素作為沉淀劑，再加熱混合溶液反應(yīng)一定時間，過濾后得到沉淀，將所得沉淀洗滌后置于恒溫干燥，即得到超細(xì)高純碳酸鋇粉體。本發(fā)明提供的超細(xì)碳酸鋇粉體制備方法具有工藝流程簡單、成本低、生產(chǎn)周期短、清潔無污染、安全性好、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)；能避免其它液相法體系局部濃度不均勻現(xiàn)象，制得的碳酸鋇顆粒均勻致密。
文檔編號C01F11/18GK102557098SQ201110420380
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者劉利軍, 周俊文, 彭金輝, 李東波, 許磊, 郭勝惠, 陳菓 申請人:昆明理工大學(xué)