CN1051524C - 金属表面活性剂相转移制复合超细粉体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属表面活性剂相转移制复合超细粉体的方法，采用混合金属盐制备胶体使羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸吸附在胶体粒子上并将胶体粒子相转移进入有机溶剂，再经脱水及脱有机溶剂，干燥灼烧后查得复合超细粉体，此法可制得粒子仅20-30A的复合粉体，成本低，不需特殊的设备及苛刻条件，易于工业化，适用于制催化剂，吸附剂，陶瓷粉体等。
Description
本发明涉及一种复合超细粉体的制备方法。
超细粉体在化工过程中应用极广，如用来制催化剂及催化剂载体，用来作吸附剂等。超细粉体还被用于建筑行业，如用于制水泥。此外超细粉体还可用于航天工业，在医药领域应用也越来越广。
超细粉体的制备分物理方法与化学方法两大类。物理方法如喷雾干燥法、胶体磨法、等离子体喷雾热解法等，所制之产品粒度在μm级。化学方法有冷冻干燥法，超临界流体干燥法，其主体思想是降低粒子的界面张力。以上方法均需特殊设备及较苛刻的条件。
表面活性剂吸附于胶体表面可降低其界面张力，由此思想出发Sersiro Ito等(Shizai Kyokaishi 57(7)394-402(1984))用阴离子表面活性剂DBS及有机溶剂将ALOH3胶体由水相转移进入有机相(我们称之为相转移法)然后蒸馏除去溶剂及水制得颗粒大小为100的Al2O3粉体，但这种制备方法会在产物中留下硫酸根且不能用于制复合超细粉体。发明人曾用阳离子表面活性剂相转移多制得颗粒大小为3OA的Cu-ZnO/Al2O3催化剂，但这种方法不易洗涤故仅适用于用氨水等作沉淀剂的制备。最近唐芳琼等(中国专利公告号CN1057818A)也用表面活性剂制得憎水SiO，其方法仅是将已有的超细粉体使其憎水化且操作复杂并需特殊设备，难于工业化。日本小川展弘等(1989)日本专利290508发明的金属氧化物制备方法也是用表面活性剂将胶体转移进入有机溶剂相从而与水分离的一种技术，但该发明在相转移以后采用蒸馏或减压蒸馏除去有机溶剂，在此过程中由于有一定量的水存在，粒子易发生聚集，而且该发明对相转移前或胶体制备过程中粒子的聚集未采取任何防止措施，结果该技术只能制得0.05微米以下的常规粉体。
本发明的目的是提供一种操作简便，容易洗涤可制备复合超细粉体的方法。
本发明金属表面活性剂相转移制复合超细粉体的方法包括如下步骤：
(1)胶体的制备和相转移程序：
a.胶体的制备：将混合金属盐溶液边搅拌边滴入氨水水溶液，金属盐与氨水的当量浓度为0.01-8.00N，最终pH为5.0-9.0，搅拌速度为120-480转/分，胶体制备过程中加入胶体稳定剂，加入量为20-72克/mol羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸之间，
b.相转移：将羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸加入有机溶剂，然后将该有机溶剂溶液加入胶体的水溶液，搅拌使胶体发生相转移，有机溶剂的用量在660ml-3300ml/mol胶体范围内，羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸的用量为0.010-0.900mol/mol胶体，相转移过程中加入增效剂，其用量为0.2-4.0mol/mol羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸之间，搅拌转速300-1000转/分钟，
(2)洗涤和脱水及脱有机溶剂
将上述混合液静置15分钟-24小时，最好1-4小时，将下部近乎透明的水溶液用分液漏斗除去，加入蒸馏水于上部有机层并搅拌30-60分钟，转速300-1000转/分钟，静置15分钟-24小时，除去下部水溶液又加入蒸馏水并反复以上操作3-10次后过滤，
(3)干燥：过滤后的滤饼在105-160℃烘1-8小时，或凉干，也可真空干燥，
(4)灼烧：0.5-10℃/分钟升温至300-650℃灼烧2到24小时。
上述方法中所说的胶体的制备和相转移还可以这样进行：将羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸及胶体稳定剂加入氨水水溶液，然后边搅拌边将羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸滴入氨水水溶液制胶，将增效剂加入有机溶剂并将有机溶剂加入胶体溶液中搅拌发生相转移。
上述方法中所说的胶体的制备和相转移还可以这样进行：将金属盐水溶液边搅拌边滴入加有稳定剂的氨水水溶液制胶，将增效剂及羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸溶入有机溶剂，混合二溶液并搅拌。
上述方法中所说的胶体的制备和相转移还可以这样进行：将羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸及稳定剂加入氨水水溶液并加入有机溶剂及增效剂，将金属水溶液边搅拌边滴入以上液体。
上述方法中所说的有机溶剂可以是苯、二甲苯、工业粗苯、石油醚，也可是工业溶剂油，其溶剂油的牌号最好是60号、120号或210号。
上述方法中所说的增效剂是碳链长度在8以上的脂肪醇或脂肪胺，可以是十二醇。
上述方法中所说的稳定剂是HLB在6到13的非离子表面活性剂，可以是Span80。
本发明的基本思想是：用金属表面活性剂吸附于胶体粒子表面并将其转移进入有机溶剂与水分离，表面活性剂的吸附有效地防止了胶体粒子的聚集长大及再结晶，从而通过干燥灼烧除去有机部分可得超细粉体。与已有的超细粉体的制备方法相比，本发明具有如下优点：
1.不需要特殊的大型设备。
2.不需要苛刻的制备条件如高温高压。
3.操作简便易工业化。
4.成本低(溶剂大部分可以回收)。
实施例1
铜锌铝催化剂的制备1
1.制胶及相转移
a.制胶：将1.00克Span80(稳定剂)加入1.6N 40毫升的氨水溶液中，边搅拌边滴入0.4N的硝酸盐(铜∶锌∶铝＝6∶3∶1)溶液150毫升，搅拌速度约180转/分钟，最终pH为7.3，
b.相转移：将油酸钠(表面活性剂)4.17克溶入石油醚(有机溶剂)100毫升，又加入十二醇(增效剂)5毫升，将此混合液注入以上胶体溶液，以360转/分钟的转速搅拌60分钟。
2.洗涤和脱水及脱有机溶剂
a.洗涤：相转移后静置10小时，用分液漏斗除去下部水，加入蒸馏水300毫升于上部有机层，以360转/分钟的转速搅拌20分钟，静置10小时，用分液漏斗除去下部水，重复以上操作2次，
b.脱水及脱有机溶剂：洗涤完后除去下部水液然后减压过滤。
3.干燥：在140℃烘2小时。
4.灼烧：以2℃/分钟升稳至450℃灼烧4小时。
产物用ST-03比表面积孔径测定仪测得之比表面积为140m2/g。
实施例2
铜锌铝催化剂的制备2
1.制胶及相转移
a.制胶：将硅酸1.2000克(表面活性剂)及0.05克Span80(稳定剂)加入1.6N 44ml的氨水溶液中，边搅拌边滴入0.4N的硝酸盐(铜∶锌∶铝＝6∶3∶1)溶液150毫升，其搅拌速约为180转/分钟，最终pH为7.3；
b.相转移：将十二醇(增效剂)5毫升加入石油醚(有机溶剂)100毫升中，将此混合液注入以上胶体溶液，以360转/分钟的转速搅拌60分钟，
2.洗涤和脱水及脱有机溶剂
相转移后静置2小时，用分液漏斗除去下部水然后减压过滤。
3.干燥：在140℃烘2小时。
4.灼烧：以2℃/分钟升稳至350℃灼烧4小时。
产物用HITACHI H-600透射电子显微镜放大10万倍拍摄照片其颗粒大小为20-30。
实施例3
1.制超细Al2O3
将硅酸3.6000克(表面活性剂)及Span80 2.00(稳定剂)克加入1.6N 52毫升的氨水溶液中并搅拌，加入十二醇(增效剂)5毫升及石油醚(有机溶剂)100毫升边搅拌边滴入0.4N的硝酸铝溶液150毫升，其搅拌速约为180转/分钟，其最终pH约为7.3，滴定完后继续以360转/分钟的转速搅拌30分钟，
2.洗涤和脱水及脱有机溶剂
相转移后静置10小时，用分液漏斗除去下部水然后减压过滤。
3.干燥：在140℃烘2小时。
4.灼烧：以2℃/分钟升稳至350℃灼烧4小时。
产物用HITACHI H-600透射电子显微镜放大10万倍拍摄照片其颗粒大小为20-30。
Claims (10)
1.一种金属表面活性剂相转移制复合超细粉体的方法，其特征是包括如下步骤：
(1)胶体的制备和相转移
a.胶体的制备：将混合金属盐溶液边搅拌边滴入氨水水溶液，金属盐与氨水的当量浓度为0.01-8.00N，最终pH为5.0-9.0，搅拌速度为120-480转/分，胶体制备过程中加入胶体稳定剂，加入量为20-72克/mol羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸之间，
b.相转移：将羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸加入有机溶剂，然后将该有机溶剂加入胶体的水溶液，搅拌使胶体发生相转移，有机溶剂的用量在660ml-3300ml/mol胶体范围内，羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸的用量为0.010-0.900mol/mol胶体，相转移过程中加入增效剂，其用量为0.2-4.0mol/mol金属表面活性剂或硅酸之间，搅拌转速300-1000转/分钟，
(2)洗涤和脱水及脱有机溶剂
将上述混合液静置15分钟-24小时，最好1-4小时，将下部近乎透明的水溶液用分液漏斗除去，加入蒸馏水于上部有机层并搅拌30-60分钟，转速300-1000转/分钟，静置15分钟-24小时，除去下部水溶液再加入蒸馏水并反复以上操作3-10次后过滤，
(3)干燥：过滤后的滤饼在105-160℃烘1-8小时，或凉干，也可真空干燥，
(4)灼烧：0.5-10℃/分钟升温至300-650℃灼烧2到24小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的胶体的制备和相转移还可以是按如下程序进行：将羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸及胶体稳定剂加入氨水水溶液，然后边搅拌边将金属盐溶液滴入氨水水溶液制胶，将增效剂加入有机溶剂并将有机溶剂加入胶体溶液中搅拌发生相转移。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的胶体的制备和相转移还可以是按如下程序进行：将羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸及稳定剂加入氨水水溶液并加入有机溶剂及增效剂，将金属盐水溶液边搅拌边滴入以上液体。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的胶体的制备和相转移还可以是按如下程序进行：将金属盐水溶液边搅拌边滴入加有稳定剂的氨水水溶液制胶，将增效剂及羧酸盐类金属表面活性剂或硅酸溶入有机溶剂，混合二溶液并搅拌。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于有机溶剂是苯、二甲苯、工业粗苯、石油醚或工业溶剂油。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于溶剂油是60号、120号或210号。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于增效剂是碳链长度在8以上的脂肪醇或脂肪胺。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于脂肪醇是十二醇。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于稳定剂是HLB在6到13的非离子表面活性剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于非离子表面活性剂是Span80。
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