[發(fā)明專利]一種金屬氧化物納米粉體的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410016778.1
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103771512A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曉奇;王開明;高首山
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧科技大學(xué)
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02;C01G49/06;C01F17/00;C01G23/08;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所 21224
• 代理人: 張群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液相沉淀法制備納米粉體方法，特別是一種金屬氧化物納米粉體制備方法

背景技術(shù)

目前，采用液相沉淀法制備納米金屬氧化物粉體時(shí)，金屬氧化物前驅(qū)體（共沉淀物）干燥時(shí)很容易產(chǎn)生團(tuán)聚，造成前驅(qū)體在焙燒過程中粉體出現(xiàn)硬團(tuán)聚，粒徑分布比較寬。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是：金屬氧化物前驅(qū)體經(jīng)過過濾后，顆粒之間含有大量水，在一定溫度下進(jìn)行烘干蒸發(fā)干燥時(shí)，由于水分子在蒸發(fā)時(shí)毛細(xì)收縮作用將顆粒壓向一起，尤其是，濕顆粒表面上吸附的自由水分子與自由羥基（即非架橋羥基）形成氫鍵，在干燥過程中，這種氫鍵產(chǎn)生的橋連作用導(dǎo)致顆粒進(jìn)一步接近而發(fā)生相鄰顆粒表面的羥基的氫鍵作用，進(jìn)一步脫水（如煅燒）將使顆粒產(chǎn)生真正的化學(xué)鍵而形成難以分散的團(tuán)聚體，粒徑分布比較寬。

為解決上述問題，采用真空共沸蒸餾已取得一定效果，真空共沸蒸餾的原理是：當(dāng)有機(jī)溶劑與水蒸氣氣壓之和等于大氣壓時(shí)，二相混合物開始共沸，隨著蒸餾的進(jìn)行，混合物中水的含量不斷減少；隨著這種混合物組分的變化，混合物的共沸點(diǎn)不斷升高，直到等于有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)；真空共沸蒸餾的目的是：通過真空降低共沸液的沸點(diǎn)，減小毛細(xì)管力作用，同時(shí)也可消除水分子氫鍵的架橋效應(yīng)，從而降低聚集作用；使沉淀物內(nèi)包裹的水分以共沸物的形式最大限度地被除去，從而防止硬團(tuán)聚的形成。由于有機(jī)溶劑的表面張力較低，另一方面由于有些有機(jī)分子可與微粒表面的羥基反應(yīng)，有機(jī)基團(tuán)代替表面羥基基團(tuán)，可消除粒子間形成化學(xué)鍵的可能性，阻止聚集作用的發(fā)生。

中國專利公開（公告）號：CN1611448，公開了一種用直接液相沉淀法制備納米金屬氧化物的方法。該方法采用乙醇作為主要反應(yīng)介質(zhì)和洗滌液,有效地消除了制備過程中產(chǎn)生的團(tuán)聚現(xiàn)象,使最終的納米金屬氧化物粉體分散性良好。

中國專利公開（公告）號：CN101723319A，公開了一種共沸蒸餾制備納米級二氧化釩摻雜粉體的方法。該方法采用將此溶膠溶于共沸溶劑中進(jìn)行共沸蒸餾,得到的粉體經(jīng)還原恒溫晶相轉(zhuǎn)化摻雜粉體。制備出的二氧化釩摻雜粉體尺寸均一，分散性良好。

上述公開的方法主要缺點(diǎn)是：用直接液相沉淀法制備納米金屬氧化物的方法采用乙醇作為主要反應(yīng)介質(zhì)和洗滌液，由于乙醇是易揮發(fā)、易燃易爆物質(zhì)，在生產(chǎn)中存在很大危險(xiǎn)性；另外用乙醇作為洗滌液，由于不能大量使用而不能徹底把沉淀物中的氯離子或其它陰離子完全洗干凈，生產(chǎn)出的納米粉體可能殘留雜質(zhì)。一種共沸蒸餾制備納米級二氧化釩摻雜粉體的方法，雖然采用共沸蒸餾方式，但由于沒采用真空方式，在共沸過程中環(huán)境還處于大氣壓下或高于大氣壓，還可能產(chǎn)生毛細(xì)管力作用，減弱消除水分子氫鍵的架橋效應(yīng)，達(dá)不到最佳降低聚集作用。而且共沸后還需要進(jìn)一步真空干燥，增加生產(chǎn)環(huán)節(jié)和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種金屬氧化物納米粉體制備方法，方法工藝簡單，操作方便，設(shè)備通用，適合工業(yè)化生產(chǎn)納米粉體。

本發(fā)明提供的一種金屬氧化物納米粉體的制備方法包括以下步驟：

一.將金屬鹽放入容器中，用水和無水乙醇配制，得到穩(wěn)定的金屬離子溶液，加入無水乙醇的量為金屬離子溶液總體積的20%，金屬離子溶液濃度為0.5～1.2mol/L，稱為前體溶液A；取堿性沉淀劑溶解于二次蒸餾水中，配制成穩(wěn)定的堿性沉淀劑，其濃度為0.5～2.0mol/L，稱為前體溶液B，將前體溶液A與B在反應(yīng)器中快速混合反應(yīng)得到沉淀前驅(qū)體，經(jīng)過去離子水過濾洗滌、抽干；

二.把上述抽干的沉淀前驅(qū)體放入雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機(jī)內(nèi)，從干燥機(jī)外部通入一根進(jìn)液管與蒸汽出口并聯(lián)，進(jìn)液管的另一端連接共沸液醇類儲液罐，干燥機(jī)蒸汽出口連接冷凝器，其冷凝液進(jìn)入分液儲液罐，分液儲液罐上端出口與共沸液醇類儲液罐連通，儲液罐之間有閥門控制。開啟雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機(jī)，抽真空并加熱，同時(shí)打開共沸液醇類儲液罐與干燥機(jī)連通閥，往雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機(jī)罐體內(nèi)加正戊醇，加入量大于抽干前驅(qū)體體積，控制加熱溫度，初始控制在40-50℃，罐內(nèi)壓力保持在-0.1Mpa，罐體轉(zhuǎn)速8-12轉(zhuǎn)/分，逐步加溫至120℃，共沸溫度最終加到150℃，繼續(xù)干燥到無液體流出停機(jī)；

三.取出干燥后的金屬氫氧化物，在450℃～1000℃下焙燒0.5～2小時(shí)，得到松散的金屬氧化物納米粉體。

步驟一所述金屬鹽包括：氯化鹽、硫酸鹽、硝酸鹽和磷酸鹽；堿性沉淀劑包括：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水和氯化銨；共沸醇類包括：正戊醇、正丁醇和與水不互溶的醇類。

本發(fā)明與現(xiàn)有同類方法相比，其顯著的有益效果是：該方法操作簡單，共沸醇類可以循環(huán)使用，具有工業(yè)化大批生產(chǎn)優(yōu)勢。

附圖說明