专利名称：一种纳米硫酸钡颗粒的制备方法
技术领域：
本发明属于无机纳米材料合成技术领域，特别涉及一种纳米硫酸钡颗粒的合成方法。
背景技术：
随着材料行业蓬勃迅速的发展，硫酸钡作为众多行业的重要原料，其应用领域日益扩大，对其质量的要求明显高。纳米硫酸钡不仅具有普通硫酸钡相同的用途，还在涂料、 油墨、造纸、医学、塑料等行业具有特殊用途。粒径小而均勻、具有良好分散性和稳定性、高比表面、高活性的纳米硫酸钡不仅对医药领域中进一步提高造影技术具有重要意义，而且对物理化学、材料等其它领域具有重要的理论和实际意义。如纳米硫酸钡用于造纸工业中，可以使纸张表面平滑光亮。平均粒径在200nm的硫酸钡产品，由于其具有良好的分散性，可有效地用于油面颜料中的分散剂，使涂料、印刷、油墨等色调更为鲜明，更富有光泽。 在医学上X射线双重造影技术的发展也需要细微均勻的硫酸钡粉体。目前制备微纳米硫酸钡的方法主要有微乳液法、乙醇_水溶法、EDTA络合钡离子法，这些方法很难达到粒径分布窄，而且其粒径都在200nm以上，在溶剂中分散均勻的要求。微乳液法使用大量的微乳液使硫酸钡生成的颗粒不团聚，由于微乳液中含有大量的表面活性剂和助表面活性剂，会使合成的成本增加，废液的排放会造成环境污染，由于微乳液的存在在合成的过程中剧烈搅拌会产生很多的泡沫而影响合成过程。乙醇-水溶法其反应介质是乙醇，会使合成的成本增力口。EDTA络合钡离子法对合成的温度、酸度、反应物加入的速度对硫酸钡的粒径影响较大， 工艺较复杂。近些年，许多国家积极展开对传统合成工艺的改进，特别是提高产品结构和质量、降低能耗、简化工艺等方面寻求突破，同时加强对附加值高的纳米硫酸钡品种的开发和应用的研究。开发一种工艺简单、易于操作，生产成本低，无废弃物排放的纳米硫酸钡的制备方法，是制备纳米硫酸钡解决难题之一。目前以喷雾加复合分散剂合成纳米硫酸钡的专利和论文文献未见报道。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点，提供一种工艺简单、易于控制的纳米硫酸钡颗粒的合成方法，所得的硫酸钡粒径小于40nm，而且颗粒均勻，其粒径的尺寸可通过反应条件来控制。本发明的目的通过如下技术方案实现①在反应器中加入质量浓度0. 4 1. 2%复合分散剂(复合分散剂的组成为溴化十六烷基三甲铵六偏磷酸钠的质量比是=1 4 6)，加入氯化钡在溶液中使其摩尔浓度为0. 4 1. Omol · L—1，电动搅拌转速为150 300r/min，搅拌混合均勻；②将硫酸钠配成摩尔浓度在0. 2 0. 6mol化―1范围内的溶液，通过玻璃同轴气动雾化器喷雾到不断搅拌的①溶液中，气体流速为8 12m · s—1，溶液变为白色乳液，硫酸钠的加入量与氯化钡的摩尔比为1 1(理论计算值)，反应完毕其产物经离心分离、洗涤、干燥，既得纳米硫酸钡产品，分离的溶液可重复使用。 相对现有技术，本发明具有如下优点和益效果①本发明采用喷雾法合成纳米硫酸钡颗粒，与其它化学法相比较具有环境友好无废弃物排放、室温合成、不需要煅烧可在溶液中直接得到产物；②本发明所得硫酸钡颗粒为均勻的球形颗粒，颗粒尺寸40nm，颗粒均勻，分散性好，稳定性高，具有广泛用途；③反应体系中所使用的分散剂六偏磷酸钠溶液和OP可以重复使用。
图1为本发明实施例1所制备硫酸钡的透射电镜照片图2为本发明实施例2所制备硫酸钡的透射电镜照片图3为本发明实施例2所制备硫酸钡粒径的分布图其中纵坐标I为所含的百分比，横坐为纳米硫酸钡的粒径
具体实施例方式实施例一①在圆底烧瓶中加入质量浓度0. 4%复合分散剂(溴化十六烷基三甲铵六偏磷酸钠的质量比是=1 4)溶液300mL，加入25g氯化钡其摩尔浓度为0. 4mol · 电动搅拌转速为150r/min，搅拌均勻；②将17g硫酸钠溶解在600mL水中，配成摩尔浓度在0. 2mol -L"1的溶液，将玻璃同轴气动雾化器的毛细管插入高溶液，开启空气压缩机雾化器开始喷雾，气体流速为8m · s—1 从圆底烧瓶的顶部喷雾到不断搅拌的上述溶液中，溶液变为白色乳液，硫酸钠的加入量与氯化钡的摩尔比为1 1，反应完毕马上将其产物经离心分离、洗涤、干燥，既得固体为纳米硫酸钡产品，分离后的溶液可补充一定量的复合分散剂重复使用。产品通过透射电镜观测纳米硫酸钡的粒径和形貌，如图1。从图1可见本实施例所得的纳米硫酸钡颗粒均勻，成椭圆球形。实施例二①在圆底烧瓶中加入质量浓度0. 6%复合分散剂(溴化十六烷基三甲铵六偏磷酸钠的质量比是=1 4)溶液300mL，加入37g氯化钡其摩尔浓度为0. 6mol · 电动搅拌转速为150r/min，搅拌均勻；②将26g硫酸钠溶解在600mL水中，配成摩尔浓度在0. 3mol · L—1的溶液，将玻璃同轴气动雾化器的毛细管插入高溶液，开启空气压缩机雾化器开始喷雾，气体流速为 IOm · s—1，从圆底烧瓶的顶部喷雾到不断搅拌的上述溶液中，溶液变为白色乳液，硫酸钠的加入量与氯化钡的摩尔比为1 1，反应完毕马上将其产物经离心分离、洗涤、干燥，既得固体为纳米硫酸钡产品，分离后的溶液可补充一定量的复合分散剂重复使用。产品通过透射电镜观测纳米硫酸钡的粒径和形貌，如图2。从图2可见本实施例所得的纳米硫酸钡颗粒均勻，成椭圆球形。通过激光粒度仪测定纳米硫酸钡粒径大小分布，如图3。图3可以进一步说明该实施例所得的产品粒径分布窄，基本都在40nm左右，分散性较好。实施例三
①在圆底烧瓶中加入质量浓度0. 6%复合分散剂(溴化十六烷基三甲铵六偏磷酸钠的质量比是=1 3)溶液300mL，加入37g氯化钡其摩尔浓度为0. 6mol · Γ1,电动搅拌转速为150r/min，搅拌均勻；②将26g硫酸钠溶解在600mL水中，配成摩尔浓度在0. 3mol · L—1的溶液，将玻璃同轴气动雾化器的毛细管插入高溶液，开启空气压缩机雾化器开始喷雾，气体流速为 12m· s—1，从圆底烧瓶的顶部喷雾到不断搅拌的上述溶液中，溶液变为白色乳液，硫酸钠的加入量与氯化钡的摩尔比为1 1，反应完毕马上将其产物经离心分离、洗涤、干燥，既得固体为纳米硫酸钡产品，分离后的溶液可补充一定量的复合分散剂重复使用。实施例四 ①在圆底烧瓶中加入质量浓度1. 0%复合分散剂(溴化十六烷基三甲铵六偏磷酸钠的质量比是=1 4)溶液300mL，加入37g氯化钡其摩尔浓度为0. 6mol · 电动搅拌转速为150r/min，搅拌均勻；②将26g硫酸钠溶解在600mL水中，配成摩尔浓度在0. 3mol -L"1的溶液，将玻璃同轴气动雾化器的毛细管插入高溶液，开启空气压缩机雾化器开始喷雾，气体流速为8m · s—1， 从圆底烧瓶的顶部喷雾到不断搅拌的上述溶液中，溶液变为白色乳液，硫酸钠的加入量与氯化钡的摩尔比为1 1，反应完毕马上将其产物经离心分离、洗涤、干燥，既得固体为纳米硫酸钡产品，分离后的溶液可补充一定量的复合分散剂重复使用。实施例五①在圆底烧瓶中加入质量浓度0. 4%复合分散剂(溴化十六烷基三甲铵六偏磷酸钠的质量比是=1 3)溶液300mL，加入37g氯化钡其摩尔浓度为0. 6mol · Γ1,电动搅拌转速为300r/min，搅拌均勻；②将26g硫酸钠溶解在600mL水中，配成摩尔浓度在0. 3mol · L—1的溶液，将玻璃同轴气动雾化器的毛细管插入高溶液，开启空气压缩机雾化器开始喷雾，气体流速为 IOm · s—1，从圆底烧瓶的顶部喷雾到不断搅拌的上述溶液中，溶液变为白色乳液，硫酸钠的加入量与氯化钡的摩尔比为1 1，反应完毕马上将其产物经离心分离、洗涤、干燥，既得固体为纳米硫酸钡产品，分离后的溶液可补充一定量的复合分散剂重复使用。实施例六①在圆底烧瓶中加入质量浓度1. 0%复合分散剂(溴化十六烷基三甲铵六偏磷酸钠的质量比是=1 4)溶液300mL，加入50g氯化钡其摩尔浓度为0. Smol · L—1，电动搅拌转速为300r/min，搅拌均勻；②将34g硫酸钠溶解在600mL水中，配成摩尔浓度在0. 4mol · L—1的溶液，将玻璃同轴气动雾化器的毛细管插入高溶液，开启空气压缩机雾化器开始喷雾，气体流速为 12m· s—1，从圆底烧瓶的顶部喷雾到不断搅拌的上述溶液中，溶液变为白色乳液，硫酸钠的加入量与氯化钡的摩尔比为1 1，反应完毕马上将其产物经离心分离、洗涤、干燥，既得固体为纳米硫酸钡产品，分离后的溶液可补充一定量的复合分散剂重复使用。
权利要求
1.一种纳米硫酸钡颗粒的合成方法，其特征在于将硫酸钠溶液通过玻璃同轴气动雾化器喷雾到含有质量浓度为0. 4 1. 2%复合分散剂的氯化钡溶液中，加入氯化钡在溶液中使其摩尔浓度为0. 4 1. Omol · L—1，硫酸钠溶液摩尔浓度在0. 2 0. 6mol · Γ1范围内， 搅拌转速为150 300r/min，在室温下反应，反应完毕其产物经离心分离、洗涤、干燥，既得纳米硫酸钡产品，分离后的溶液可重复使用。
2.根据权利要求1所述的纳米硫酸钡颗粒的合成方法，其特征在于复合分散剂的组成为溴化十六烷基三甲铵六偏磷酸钠的质量比是=1 4 6。
3.根据权利要求1所述的纳米硫酸钡颗粒的合成方法，其特征在于玻璃同轴气动雾化器动力源是空气压缩机，气体流速为8 12m · s—1。
4.根据权利要求1所述的纳米硫酸钡颗粒的合成方法，其特征在于分离后的溶液可补充一定量的复合分散剂重复使用。
5.根据权利要求1所述的纳米硫酸钡颗粒的合成方法，其特征在于硫酸钠的加入量与氯化钡量的摩尔比为1 1。
全文摘要
本发明公开了一种纳米硫酸钡颗粒的制备方法，属于无机纳米材料合成技术领域，其特征在于将硫酸钠溶液通过玻璃同轴气动雾化器喷雾到含有质量浓度为0.4～1.2％复合分散剂的氯化钡溶液中，复合分散剂是由溴化十六烷基三甲铵+六偏磷酸钠组成，其质量比为1∶4～6，溶液中氯化钡的摩尔浓度为0.4～1.0mol·L-1，硫酸钠溶液摩尔浓度在0.2～0.6mol·L-1范围内，合成过程中搅拌转速为150～300r/min，在室温下反应，反应完毕其产物经离心分离、洗涤、干燥，即得纳米硫酸钡产品，分离后的溶液可重复使用。该方法合成的纳米硫酸钡，粒径尺寸小于40nm，尺寸均匀，分散性好。
文档编号C01F11/46GK102219250SQ20111007405
公开日2011年10月19日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者庄海燕, 张瑾, 李慧芝 申请人:济南大学