CN108083298B - 一种制备硫酸钾纳米晶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备硫酸钾纳米晶的方法，首先配制硫酸钾溶液，并加入聚丙烯酸，在搅拌条件下滴入乙醇等有机溶剂中，将沉淀物用有机溶剂洗涤1‑2遍，干燥后可得硫酸钾纳米晶。本发明可制得粒径小于100nm的硫酸钾纳米颗粒，制备的硫酸钾纳米晶在二甲苯或甲苯中能分散成透明液体并长期保存，可用作中空材料、纳米复合结构、纳米多孔材料和纳米粒子制备的模板材料。

Description

一种制备硫酸钾纳米晶的方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸钾纳米晶的制备技术，属于纳米材料制备技术领域。
背景技术
纳米粉体材料在电子、化工、航空航天、医学和生物工程等领域中有广泛的应用。纳米粉体的制备方法常采用物理法(如气相冷凝法、高能球磨法、溅射法等)和化学法(包括沉淀法、微乳液法、溶胶凝胶法等)。这些方法可以很方便地制备金属、氧化物和卤化物等不溶于水的纳米粒子，但对于硫酸盐、氯化物等水溶性盐，却难以制备出纳米尺度的颗粒。
由于水溶性盐的吸湿性很强，其晶体表面有较高的表面能，颗粒间有强的团聚作用，容易导致颗粒粒径变大且分布不均匀。而且，盐颗粒的尺寸越细小，其比表面积越大，也越容易吸潮长大，因此纳米尺寸的水溶性盐纳米晶制备非常困难。现有仅有少量关于水溶性盐纳米晶的报道，且限于NaCl等碱金属氯化物。使用蒸汽急冷法可以快速制备水溶性盐的纳米粒子，但此方法难以批量制备，实用意义不大。非水反相微乳法可以制备出超细的NaCl颗粒，但这种方法制备方法复杂、原材料昂贵、制备周期长，同样不适合进行大批量快速生产。目前尚没有关于快速简便制备水溶性纳米晶的报道。
利用有机溶剂沉淀法，将盐的水溶液滴入另一有机溶剂中，使盐的溶解度降低，可以使水溶性盐颗粒过饱和析出，这种方法具有操作简单、颗粒尺寸可控的优点，但使用这种方法只能得到微米或亚微米尺寸的水溶性盐颗粒，难以将尺寸降低至100nm以下。
硫酸钾熔点高(1067℃)，化学性质稳定，水溶性好，非常适宜作为中空材料、纳米复合结构、纳米多孔材料和纳米粒子制备的牺牲模板。但目前尚没有关于水溶性硫酸盐纳米晶的报道。
综上所述，水溶性纳米粒子的制备非常困难，现有技术不能批量制备出硫酸钾纳米晶材料。
发明内容
技术问题：本发明提供了一种快速批量制备硫酸钾纳米晶的方法，可稳定制备出粒径小于100nm的硫酸钾纳米颗粒。
技术方案：本发明的制备硫酸钾纳米晶的方法，包括以下步骤：
1)配制硫酸钾水溶液；
2)在硫酸钾水溶液中加入聚丙烯酸并溶清；
3)在搅拌条件下，将含有聚丙烯酸的硫酸钾水溶液滴入有机溶剂，得到沉淀物；
4)将所述沉淀物用有机溶剂洗涤1-2遍，干燥后得到硫酸钾纳米晶。
进一步的，本发明方法中，步骤1)中硫酸钾水溶液的浓度为0.01mol/L至饱和浓度。
进一步的，本发明方法中，步骤2)中聚丙烯酸的加入量为硫酸钾质量的0.5％-100％。
进一步的，本发明方法中，步骤3)中的有机溶剂为甲醇、乙醇、叔丁醇、丙酮或二甲基甲酰胺，所述步骤4)中的有机溶剂为甲醇、乙醇、叔丁醇、丙酮或二甲基甲酰胺。
本发明方法中，可以在弱极性有机溶剂中加入分散剂，将能帮助控制纳米硫酸钾的粒径。分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、羧酸类表面活性剂等。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
硫酸钾颗粒可以使用蒸发结晶等方法得到，但蒸发结晶出来的硫酸钾的颗粒粗大，粒径达上百微米甚至毫米尺寸。而因为硫酸钾盐的吸湿性强，颗粒间团聚作用非常强，也无法通过球磨的方法制备硫酸钾纳米颗粒。使用有机溶剂沉淀法，将硫酸钾水溶液加入到与水互溶的弱极性有机溶剂中时，使其溶解度下降，可以沉淀析出较小的硫酸钾颗粒。但此方法得到的颗粒仍为微米级，如说明书附图1所示。迄今为止，尚没有发现硫酸钾纳米晶的报道。
本发明在制备超细硫酸钾颗粒时，引入聚丙烯酸可以促进硫酸钾颗粒的形核。含有聚丙烯酸的硫酸钾水溶液加入有机溶剂时，硫酸钾的形核率大幅提高，即单位体积中形成的硫酸钾晶核数量大幅度增加，并因此使颗粒尺寸大大减小。在加入硫酸钾重量0.5％以上的聚丙烯酸时，可有效将硫酸钾颗粒的尺寸降低到100nm以下，如说明书附图2所示。聚丙烯酸在水中无限可溶，加入量较多也不会影响到硫酸钾纳米晶的形成。而聚丙烯酸在甲醇、乙醇、叔丁醇和二甲基甲酰胺中均可溶，因此很难残留到硫酸钾纳米晶中。
聚丙烯酸的作用机理目前尚不清楚，在有机溶剂沉淀法技术领域也不存在形核剂的概念。在金属凝固领域，形核剂为固体颗粒，可作为金属凝固时的形核基底，从而大幅度提高形核率、降低晶粒尺寸。而聚丙烯酸是溶于水的高分子材料，其作用机理与凝固过程中的固体形核剂显然有很大区别。本发明中聚丙烯酸促进硫酸钾形核的作用是根据现有技术知识无法预知的。
本发明利用聚丙烯酸促进硫酸钾盐的形核，大幅提高了硫酸钾的形核率、减小了硫酸钾颗粒的尺寸，可以快速批量制备出硫酸钾纳米晶材料，该纳米晶材料可用作中空材料、纳米复合结构、纳米多孔材料和纳米粒子制备的牺牲模板。至今为止，尚未发现有关于使用形核剂制备硫酸钾纳米晶的报道或产品。
本发明制备出的硫酸钾纳米晶，可以在二甲苯和甲苯中分散成透明液体，并可长期稳定保存。若使用聚羧酸等表面活性剂对硫酸盐纳米晶进行表面改性，则可以在二甲苯或甲苯中悬浮并长期保存。
本发明所用试剂均为常用廉价试剂，且方法简便，易于大规模生产。
附图说明
图1为不加聚丙烯酸时制备的硫酸钾的扫描电镜图。
图2为加入聚丙烯酸时制备的硫酸钾纳米晶的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
实施例1：用去离子水配制浓度为0.1mol/L的硫酸钾溶液10毫升，加入盐重量5％的聚丙烯酸，溶清。在搅拌条件下将含有聚丙烯酸的硫酸钾溶液滴入50毫升乙醇中，将沉淀物用乙醇洗1-2遍，干燥后可得硫酸钾纳米晶。
实施例2：用去离子水配制浓度为0.57mol/L(饱和)的硫酸钾溶液10毫升，加入盐重量5％的聚丙烯酸，溶清。在搅拌条件下将含有聚丙烯酸的硫酸钾溶液滴入50毫升乙醇中，将沉淀物用乙醇洗1-2遍，干燥后可得硫酸钾纳米晶。
实施例3：用去离子水配制浓度为0.01mol/L的硫酸钾溶液10毫升，加入盐重量5％的聚丙烯酸，溶清。在搅拌条件下将含有聚丙烯酸的硫酸钾溶液滴入50毫升乙醇中，将沉淀物用乙醇洗1-2遍，干燥后可得硫酸钾纳米晶。
实施例4：用去离子水配制浓度为0.1mol/L的硫酸钾溶液10毫升，加入盐重量0.5％的聚丙烯酸，溶清。在搅拌条件下将含有聚丙烯酸的硫酸钾溶液滴入50毫升乙醇中，将沉淀物用乙醇洗1-2遍，干燥后可得硫酸钾纳米晶。
实施例5：用去离子水配制浓度为0.01mol/L的硫酸钾溶液10毫升，加入盐重量10％的聚丙烯酸，溶清。在搅拌条件下将含有聚丙烯酸的硫酸钾溶液滴入50毫升乙醇中，将沉淀物用乙醇洗1-2遍，干燥后可得硫酸钾纳米晶。
实施例6：用去离子水配制浓度为0.01mol/L的硫酸钾溶液10毫升，加入盐重量100％的聚丙烯酸，溶清。在搅拌条件下将含有聚丙烯酸的硫酸钾溶液滴入50毫升乙醇中，将沉淀物用乙醇洗1-2遍，干燥后可得硫酸钾纳米晶。
实施例7：用去离子水配制浓度为0.1mol/L的硫酸钾溶液10毫升，加入盐重量5％的聚丙烯酸，溶清。在搅拌条件下将含有聚丙烯酸的硫酸钾溶液滴入50毫升甲醇中，将沉淀物用乙醇洗1-2遍，干燥后可得硫酸钾纳米晶。
实施例8：用去离子水配制浓度为0.1mol/L的硫酸钾溶液10毫升，加入盐重量5％的聚丙烯酸，溶清。在搅拌条件下将含有聚丙烯酸的硫酸钾溶液滴入50毫升叔丁醇中，将沉淀物用乙醇洗1-2遍，干燥后可得硫酸钾纳米晶。
实施例9：用去离子水配制浓度为0.1mol/L的硫酸钾溶液10毫升，加入盐重量5％的聚丙烯酸，溶清。在搅拌条件下将含有聚丙烯酸的硫酸钾溶液滴入50毫升二甲基甲酰胺中，将沉淀物用乙醇洗1-2遍，干燥后可得硫酸钾纳米晶。
实施例10：用去离子水配制浓度为0.1mol/L的硫酸钾溶液10毫升，加入盐重量5％的聚丙烯酸，溶清。在搅拌条件下将含有聚丙烯酸的硫酸钾溶液滴入50毫升丙酮中，将沉淀物用乙醇洗1-2遍，干燥后可得硫酸钾纳米晶。

Claims (2)

1.一种制备硫酸钾纳米晶的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)配制硫酸钾水溶液；
2)在硫酸钾水溶液中加入聚丙烯酸并溶清，所述聚丙烯酸的加入量为硫酸钾质量的0.5％-100％；
3)在搅拌条件下，将含有聚丙烯酸的硫酸钾水溶液滴入有机溶剂，得到沉淀物，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、叔丁醇、丙酮或二甲基甲酰胺；
4)将所述沉淀物用有机溶剂洗涤1-2遍，干燥后得到硫酸钾纳米晶，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、叔丁醇、丙酮或二甲基甲酰胺。
2.根据权利要求1所述的一种制备硫酸钾纳米晶的方法，其特征在于，所述步骤1)中硫酸钾水溶液的浓度为0.01mol/L至饱和浓度。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05339005A (ja) * 1992-06-08 1993-12-21 Tokuyama Soda Co Ltd 重炭酸ソーダの製造方法
US8992875B2 (en) * 2010-10-26 2015-03-31 Omya International Ag Production of high purity precipitated calcium carbonate

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1218005A (zh) * 1997-11-21 1999-06-02 烟台中兴化工有限公司 一种制取硫酸钾的方法
CN100560588C (zh) * 2007-04-27 2009-11-18 深圳信立泰药业股份有限公司 钠盐沉淀法制备头孢吡肟盐酸盐
CN101434402A (zh) * 2007-11-13 2009-05-20 张建华 反应萃取结晶一步法生产硫酸钾的方法
CN101559929A (zh) * 2008-04-16 2009-10-21 陕西省石油化工研究设计院 一种稳定的过氧化硫酸钠制备方法
CN103318922B (zh) * 2013-05-21 2015-06-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 水溶性卤化物纳微颗粒及其制备方法和应用
CN103496722B (zh) * 2013-09-18 2015-05-20 成都程德化工科技有限责任公司 超临界水热还原制备高纯度亚硫酸钠的方法
CN108726540B (zh) * 2017-04-18 2021-05-07 神华集团有限责任公司 一种制盐方法和制盐系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05339005A (ja) * 1992-06-08 1993-12-21 Tokuyama Soda Co Ltd 重炭酸ソーダの製造方法
US8992875B2 (en) * 2010-10-26 2015-03-31 Omya International Ag Production of high purity precipitated calcium carbonate

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