CN101507470B - 一种纳米级铬添加剂的制备方法 - Google Patents

一种纳米级铬添加剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纳米级铬添加剂的制备方法。现有方法过程复杂、成本较高。本发明方法具体步骤是：将分析纯的三氧化二铬、还原剂和分散剂按比例称量置于容器中，与双蒸水混合，超声波作用下，搅拌10～30min，形成悬浮液；将悬浮液进行过滤，然后用有机溶剂洗涤；将洗涤后得到的沉淀物置于烘箱中烘干，将烘干的沉淀物在200～400℃下保温1～3小时，所得粉末即为纳米级三价铬添加剂。本发明的制备方法工艺简单、参数易于控制，无需后处理，能耗较小，对环境无污染，且适宜工业化生产。

Description

一种纳米级铬添加剂的制备方法
技术领域
本发明属于饲料添加剂技术领域，具体涉及一种用于动物饲料的纳米级铬添加剂的制备方法。
背景技术
铬是动物体内必需的微量元素，是葡萄糖耐量因子重要组成部分，可通过改善胰岛素在体内的生理功能，显著影响动物机体的糖类、脂肪、蛋白质以及核酸的代谢，进而促进动物的生长、提高繁殖性能、改善胴体品质、降低应激、提高机体免疫力。目前，日粮补铬已是我国养殖业预防缺铬和促产增效的常规措施。
但是，目前在饲料中添加的铬源主要为无机铬(氯化铬、三氧化二铬等)，其吸收效率极低，约0.4％～3％或更低；有机铬(酵母铬、有机酸铬或氨基酸螯合铬)略高一些，为10％～25％，其余未吸收铬随粪尿排出体外，造成环境污染和资源让费。因此，开发更为高效的铬源一直是铬营养研究的重点。长期以来，对铬源的研究主要围绕铬的化学形式(酵母铬、有机酸铬或氨基酸螯合铬)进行，忽略了对铬的物理形式的深入研究。纳米微粒由于小尺寸效应和表面活性效应，其在机体内溶解性和吸收运输效率远高于常规粒子。而纳米科技的发展也为研究开发高效的纳米级铬源提供了全新的途径。
目前纳米材料的制备方法主要有一下几种：①机械活化法，该方法耗能高，容易引入杂质；②固相反应法，该方法制成的粉末易固结，需再次粉碎，成本较高；③溶胶-凝胶法，该方控制工艺参数多，工艺比较复杂；④气体凝聚法；⑤高压气体雾化法；⑥模板合成法等方法产量比较小，制备过程复杂，装置昂贵，不适合大规模生产。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种纳米级三价铬添加剂的制备方法。
本发明方法包括以下步骤：
步骤1.将分析纯(纯度为99.9％以上)的三氧化二铬(Cr2O3)、还原剂和分散剂按比例称量置于容器中，与容器中的双蒸水混合，在超声波作用下，搅拌10～30min，使体系分散均匀，形成悬浮液；还原剂与三氧化二铬(Cr2O3)的摩尔比为0.5～5∶1，分散剂与三氧化二铬(Cr2O3)的摩尔比为5×10-3～5×10-2∶1，双蒸水与三氧化二铬(Cr2O3)的摩尔比为8～15∶1。
所述的还原剂为硫代硫酸钾、硼氢化钾、硼氢化钠、巯基乙醇中的一种或多种；
所述的分散剂为焦磷酸钾、三聚磷酸钾、六偏磷酸钠、木素磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或多种。
步骤2.将悬浮液进行过滤，然后用有机溶剂洗涤；所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮或氯仿。
步骤3.将洗涤后得到的沉淀物置于烘箱中，40～70℃下烘干，将烘干的沉淀物置于管式炉中，在空气气氛下，将管式炉升温至200～400℃，保温1～3小时，所得粉末即为纳米级三价铬添加剂。
本发明方法得到的铬添加剂，其颗粒平均粒径小于100nm。本发明的纳米级铬添加剂用于家畜、家禽、水产动物等的口服补铬，具体是将粉末状的纳米级铬添加剂按每公斤饲料0.1～0.5毫克铬的剂量均匀拌入畜禽、水产动物饲料中。
本发明的制备方法工艺简单、参数易于控制，无需后处理，能耗较小，对环境无污染，且适宜工业化生产。利用本发明的制备方法制备的纳米级三价铬添加剂，透射电镜观察显示颗粒平均粒度100nm，且具有较窄的粒径尺寸分布。本发明所制备的纳米级三价铬添加剂具有高生物学效价，可作为饲料添加剂应用于畜禽、水产动物等的补铬。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
步骤1.容器中放入270ml(15mol)双蒸水，将152.0g(1mol)三氧化二铬、190.3g(1mol)硫代硫酸钾、22.42g(0.05mol)三聚磷酸钾置于容器中，在超声波作用下，搅拌30min，使体系分散均匀，形成悬浮液；
步骤2.将悬浮液进行过滤，然后用甲醇溶剂洗涤；
步骤3.将洗涤后得到的沉淀物置于烘箱中，70℃下烘干，将烘干的沉淀物置于管式炉中，在空气气氛下，将管式炉升温至400℃，保温1h，所得粉末即为纳米级三价铬添加剂。
投射电镜观察表明纳米级三价铬添加剂颗粒平均粒径98nm，粒径分布在15～120nm之间。
实施例2
步骤1.容器中放入180ml(10mol)双蒸水，将152.0g(1mol)三氧化二铬、26.9g(0.5mol)硼氢化钾、6.12g(0.01mol)六偏磷酸钠置于容器中，在超声波作用下，搅拌15min，使体系分散均匀，形成悬浮液；
步骤2.将悬浮液进行过滤，然后用乙醇溶剂洗涤；
步骤3.将洗涤后得到的沉淀物置于烘箱中，50℃下烘干，将烘干的沉淀物置于管式炉中，在空气气氛下，将管式炉升温至300℃，保温2h，所得粉末即为纳米级三价铬添加剂。
投射电镜观察表明纳米级三价铬添加剂颗粒平均粒径97nm，粒径分布在15～180nm之间。
实施例3
步骤1.容器中放入144ml(8mol)双蒸水，将152.0g(1mol)三氧化二铬、189.2g(5mol)硼氢化钠、1.65g(0.005mol)焦磷酸钾置于容器中，在超声波作用下，搅拌10min，使体系分散均匀，形成悬浮液；
步骤2.将悬浮液进行过滤，然后用丙酮溶剂洗涤；
步骤3.将洗涤后得到的沉淀物置于烘箱中，40℃下烘干，将烘干的沉淀物置于管式炉中，在空气气氛下，将管式炉升温至200℃，保温3h，所得粉末即为纳米级三价铬添加剂。
投射电镜观察表明纳米级三价铬添加剂颗粒平均粒径90nm，粒径分布在15～150nm之间。
实施例4
步骤1.容器中放入270ml(15mol)双蒸水，将152.0g(1mol)三氧化二铬、78.1g(1mol)巯基乙醇、48.65g(0.05mol)木素磺酸钠置于容器中，在超声波作用下，搅拌25min，使体系分散均匀，形成悬浮液；
步骤2.将悬浮液进行过滤，然后用氯仿溶剂洗涤；
步骤3.将洗涤后得到的沉淀物置于烘箱中，60℃下烘干，将烘干的沉淀物置于管式炉中，在空气气氛下，将管式炉升温至250℃，保温2.5h，所得粉末即为纳米级三价铬添加剂。
投射电镜观察表明纳米级三价铬添加剂颗粒平均粒径82nm，粒径分布在5～140nm之间。
实施例5
步骤1.容器中放入216ml(12mol)双蒸水，将228.0g(1.5mol)三氧化二铬、53.9g(1mol)硼氢化钾、190.3g(1mol)硫代硫酸钾、4.55g(0.02mol)十二烷基磺酸钠置于容器中，在超声波作用下，搅拌20min，使体系分散均匀，形成悬浮液；
步骤2.将悬浮液进行过滤，然后用乙醇溶剂洗涤；
步骤3.将洗涤后得到的沉淀物置于烘箱中，55℃下烘干，将烘干的沉淀物置于管式炉中，在空气气氛下，将管式炉升温至300℃，保温1.5h，所得粉末即为纳米级三价铬添加剂。
投射电镜观察表明纳米级三价铬添加剂颗粒平均粒径74nm，粒径分布在10～130nm之间。
实施例6
步骤1.容器中放入180ml(10mol)双蒸水，将76.0g(0.5mol)三氧化二铬、18.9g(0.5mol)硼氢化钠、39.1g(0.5mol)巯基乙醇、1.65g(0.005mol)焦磷酸钾、4.87g(0.005mol)木素磺酸钠置于容器中，在超声波作用下，搅拌10min，使体系分散均匀，形成悬浮液；
步骤2.将悬浮液进行过滤，然后用氯仿溶剂洗涤；
步骤3.将洗涤后得到的沉淀物置于烘箱中，45℃下烘干，将烘干的沉淀物置于管式炉中，在空气气氛下，将管式炉升温至250℃，保温3h，所得粉末即为纳米级三价铬添加剂。
投射电镜观察表明纳米级三价铬添加剂颗粒平均粒径90nm，粒径分布在10～170nm之间。

Claims (2)

1.一种纳米级铬添加剂的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤是：
步骤1.将分析纯的三氧化二铬、还原剂和分散剂按比例称量置于容器中，与容器中的双蒸水混合，在超声波作用下，搅拌10～30min，使体系分散均匀，形成悬浮液；还原剂与三氧化二铬的摩尔比为0.5～5∶1，分散剂与三氧化二铬的摩尔比为5×10-3～5×10-2∶1，双蒸水与三氧化二铬的摩尔比为8～15∶1；
步骤2.将悬浮液进行过滤，然后用有机溶剂洗涤；
步骤3.将洗涤后得到的沉淀物置于烘箱中，40～70℃下烘干，将烘干的沉淀物置于管式炉中，在空气气氛下，将管式炉升温至200～400℃，保温1～3小时，所得粉末即为纳米级三价铬添加剂；
所述的还原剂为硫代硫酸钾、硼氢化钾、硼氢化钠、巯基乙醇中的一种或多种；
所述的分散剂为焦磷酸钾、三聚磷酸钾、六偏磷酸钠、木素磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的一种纳米级铬添加剂的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮或氯仿。 
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