CN113896222A - 一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纳米材料技术领域，公开了一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法。该制备方法，包括以下步骤：酸解含锌的物质，将硫酸锌和可溶性碳酸盐进行反应，制备纳米氧化锌；然后将硫化钡和硫酸盐进行反应，制备纳米硫酸钡；再将硫化盐和硫酸锌进行反应，制备纳米硫化锌，重复利用制备中生产的硫酸盐。本发明能够同时制备出纳米氧化锌、纳米硫酸钡和纳米硫化锌，其中，纳米氧化锌的纯度大于95％，产率大于90％；纳米硫酸钡的纯度大于95％，产率大于90％，纳米硫化锌的纯度大于99％，产率大于90％。在制备方法通过循环使用硫酸盐，实现了废盐、废水零排放，降低了生产成本，是一种绿色全循环制备方法。

Description

一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法。
背景技术
氧化锌、硫化锌作为重要的新材料添加剂，广泛用于涂料、塑料、橡胶、颜料、化妆品、医药、饲料等领域。近年来纳米技术的得到了快速发展，纳米氧化锌和纳米硫化锌成为了重要的纳米材料。纳米氧化锌的制备方法主要包括共沉淀法、凝胶溶胶法、水热法等，但是目前的工艺都存在着副产物废盐产生量大，污染严重，不利于环境保护等问题。如在制备中采用硫酸锌与碳酸铵进行反应，将产生大量硫酸铵废水；虽然采用压铸锌合金废料进行脱锌和除杂处理，然后通过向溶液中加入碱或碳铵或碳酸钠并控制溶液的pH值可获得锌盐，再经球磨、脱水和烧结处理制得粒径分布均匀的纳米氧化锌；但是该工艺会产生大量的含盐废水或氨氮废水。随着环保理念的加强，绿色循环经济的提出，这些工艺都不能满足日益严格的环保要求。
因此，亟需提供一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法，能够减少废盐、废水的排放，减少环境污染。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法，能够实现废水零排放，中间盐溶液循环利用，在利于环境保护的同时，降低生产成本。
本发明第一方面提供了一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法。
具体的，一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用硫酸酸解含锌的物质，制得硫酸锌溶液；
(2)将可溶性碳酸盐溶液、步骤(1)制备的硫酸锌溶液和包覆剂混合，置于气泡液膜反应装置中进行反应，生成碳酸锌沉淀和硫酸盐溶液，回收所述硫酸盐溶液，煅烧所述碳酸锌沉淀制得所述纳米氧化锌；
(3)将硫化钡溶液、步骤(2)所述硫酸盐溶液和包覆剂混合，置于气泡液膜反应装置中进行反应，生成纳米硫酸钡和硫化盐溶液，回收所述硫化盐溶液；
(4)将步骤(3)制备的硫化盐溶液、步骤(1)制备的硫酸锌溶液与包覆剂混合，置于气泡液膜反应装置中进行反应，生成纳米硫化锌和硫酸盐溶液，重复利用所述硫酸盐。
优选的，在步骤(1)中，所述含锌的物质选自氧化锌、次级硫酸锌或碳酸锌中的至少一种。
优选的，所述氧化锌的纯度为20％-70％。如选择纯度为20％、30％、40％、50％、60％或70％的氧化锌。所述制备方法能够以纯度不高的次级氧化锌作为原料制备出纳米氧化锌、纳米硫化锌，对原料要求低，成本低。所述氧化锌可以是来源于钢铁、冶金、有色、化工行业的含锌炼钢烟尘、瓦斯灰、锌浮渣、浸出渣、炉渣等含锌废渣的次级氧化锌。
优选的，在步骤(1)中，在采用硫酸酸解含锌的物质后还包括去杂的过程，所述去杂的过程为：向酸解的溶液中加入氧化剂和锌粉。进一步优选的，所述氧化剂包括双氧水和/或高锰酸钾。通过加入氧化剂和锌粉的配合能够有效去除溶液中的铁、锰、铜、铅、镉等杂质，使所述硫酸锌溶液的纯度大于99％。
优选的，所述氧化剂和所述锌粉的质量比为(1-3):1。
优选的，在步骤(2)中，所述可溶性碳酸盐选自碳酸钠和/或碳酸钾。
优选的，所述可溶性碳酸盐溶液的浓度为1-4mol/L；进一步优选的，所述可溶性碳酸盐溶液的浓度为1-3mol/L。
优选的，在步骤(2)中，所述硫酸锌溶液的浓度为0.5-2mol/L；进一步优选的，所述硫酸锌溶液的浓度为0.5-1.5mol/L。
优选的，在步骤(2)中，所述煅烧的过程为：在400-800℃下煅烧0.5-6小时；进一步优选的，所述煅烧的过程为：在500-600℃下煅烧0.5-2小时。
优选的，在步骤(2)中，在所述碳酸锌沉淀煅烧前，还包括除去硫酸根离子的步骤。
优选的，经除去硫酸根离子后，所述碳酸锌沉淀中SO4 2-的浓度小于400mg/L。
优选的，在步骤(3)中，所述硫化钡溶液的浓度为0.5-3mol/L；进一步优选的，所述硫化钡溶液的浓度为0.5-2mol/L。
优选的，在步骤(3)中，所述硫酸盐溶液的浓度为0.5-3mol/L；进一步优选的，所述硫酸盐溶液的浓度为0.5-2mol/L。
优选的，在步骤(2)、(3)中，所述反应的条件为：控制反应液的pH值为7-9，常温(10-40℃)，常压；进一步优选的，所述反应的条件为：控制反应液的pH值为7-8，常温(10-40℃)，常压。
优选的，在步骤(2)、(3)和(4)中，所述包覆剂为油酸盐。如油酸钠、油酸钾。
优选的，在步骤(2)、(3)和(4)中，所述包覆剂的浓度为0.001-0.05mol/L；进一步优选的，所述包覆剂的浓度为0.005-0.03mol/L；更优选的，所述包覆剂的浓度为0.005-0.01mol/L。
优选的，在步骤(2)、(3)和(4)中，反应物进入所述气泡液膜反应装置中的流速为1-80L/h；优选的，所述流速为5-60L/h。
优选的，在步骤(4)中，所述反应的条件为：控制反应液的pH值为5-7，常温(10-40℃)，常压；进一步优选的，所述反应的过程为：控制反应液的pH值为6-7，常温(10-40℃)，常压。
优选的，所述制备方法，包括以下步骤：
(1)采用硫酸酸解氧化锌得初级硫酸锌溶液，去杂，制得硫酸锌溶液；
(2)配制碳酸钠溶液，将所述碳酸钠溶液、步骤(1)制备的硫酸锌溶液和包覆剂混合，置于气泡液膜反应装置中进行反应，生成碳酸锌沉淀和硫酸钠溶液，分离，回收所述硫酸钠溶液，备用；洗涤所述碳酸锌沉淀，煅烧，制得所述纳米氧化锌；
(3)配制硫化钡溶液，将所述硫化钡溶液、步骤(2)所述硫酸钠溶液和包覆剂混合，置于气泡液膜反应装置中进行反应，生成纳米硫酸钡和硫化钠溶液，分离，回收所述硫化钠溶液，备用；
(4)将步骤(3)制备的硫化钠溶液、步骤(1)制备的硫酸锌溶液与包覆剂混合，置于气泡液膜反应装置中进行反应，生成纳米硫化锌和硫酸钠溶液，重复利用所述硫酸钠。
更优选的，一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取纯度为20％-90％的次氧化锌，加入浓硫酸，控制反应的pH值为4-6，在反应温度为85-100℃下，反应10-60min；再加入氧化剂和锌粉除去杂质(铁、锰、镉、铜、铅、镍等杂质)，除杂反应温度为60-80℃，得到净化的硫酸锌溶液。
(2)稀释步骤(1)制备的净化的硫酸锌溶液，配制成浓度为0.5-2mol/L的硫酸锌溶液A，然后配制浓度为1-4mol/L碳酸钠溶液B，配制浓度为0.001-0.03mol/L的包覆剂；将所述硫酸锌溶液A、碳酸钠溶液B、包覆剂与空气并流进入气泡液膜反应器；控制pH值为7-9，于常温常压下，反应生成碳酸锌沉淀D和溶液硫酸钠E，陈化1-5小时后，分离，回收所述硫酸钠溶液E，备用；洗涤所述碳酸锌沉淀D，除去硫酸根离子后(SO4 2-≤400mg/L)，干燥，于400-800℃下煅烧，制得所述纳米氧化锌F。
(3)稀释步骤(2)制备的硫酸钠溶液E，配制成浓度为0.5-3mol/L的硫酸钠溶液E1，配制浓度为0.5-3mol/L的硫化钡溶液G1，配制浓度为0.001-0.03mol/L的包覆剂；将所述硫酸钠溶液E1、硫化钡溶液G1、包覆剂与氮气通入气泡液膜反应器中；控制pH值为7-9，于常温常压下，反应生成纳米硫酸钡沉淀H和硫化钠溶液I，分离，回收所述硫化钠溶液I，备用；洗涤所述纳米硫酸钡沉淀H，干燥，制得纳米硫酸钡J。
(4)取步骤(3)制备的硫化钠溶液I，加入步骤(1)制备的硫酸锌溶液A1，配制0.001-0.03mol/L的包覆剂；将所述硫酸锌溶液A1、硫化钠溶液I、包覆剂与氮气通入在气泡液膜反应器中，控制pH值为5-7，于常温常压下，反应生成硫化锌沉淀K和硫酸钠溶液E2；洗涤所述硫化锌沉淀K，干燥，于保护气体下制得纳米硫化锌M。重复利用所述硫酸钠E2。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明充分利用气泡液膜反应装置，其高速旋转的泡罩碟式搅拌器将反应物瞬间分散，全部反应液被气泡分隔成液膜，反应物在液膜中发生自组装多相结晶，能够生成纳米级产物，其反应条件温和；并通过对制备工艺的设计，在氧化锌、硫酸钡和硫化锌纳米化制造的同时，通过循环使用硫酸盐，不产生固体废盐，实现了废盐、废水零排放，杜绝了环境污染，也降低了生产成本，是一种绿色全循环制备方法。
(2)本发明能够充分利用次级氧化锌，同时制备出纳米氧化锌、纳米硫酸钡和纳米硫化锌，其中，纳米氧化锌的纯度大于95％，以金属锌计算产率，其产率大于90％；纳米硫酸钡的纯度大于95％，产率大于90％；纳米硫化锌的纯度大于99％，产率大于90％。
附图说明
图1为实施例1中制备纳米氧化锌、纳米硫化锌的工艺流程图；
图2为实施例1制得的纳米氧化锌的TEM图(透射电镜图)；
图3为实施例1制得的纳米硫酸钡SEM图(扫描电镜图)；
图4为实施例1制得的纳米硫化锌的TEM图(透射电镜图)。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。实施例中用到的气泡液膜反应器由兰州兰石中科纳米科技有限公司提供，型号为：GLB-80。
实施例1
一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法，包括以下步骤(图1为制备纳米氧化锌的工艺流程图)：
步骤1：称取600g纯度为45％的次氧化锌，加入少许水润湿，缓慢滴加550g浓硫酸溶液进行酸浸，控制其反应pH值约为5，反应温度约为90℃，反应30min，制得初级硫酸锌溶液。然后依次加入25g 28％的双氧水、12g锌粉(锌含量为95％)和4g高锰酸钾(99％)，反应温度控制在70℃左右，除去初级硫酸锌溶液中的铁、锰、镉、铜、铅、镍等杂质，得到硫酸锌溶液，其浓度控制在1.5-1.7mol/L。
步骤2：将净化后的硫酸锌溶液进行稀释，配制成浓度为1mol/L的硫酸锌溶液A，将工业碳酸钠配制成浓度为2mol/L碳酸钠溶液B，配制浓度为0.01mol/L的油酸钠溶液C。将A、B、C三种液体以同样的流速(20L/h)与空气并流进入气泡液膜反应器，其高速旋转的泡罩碟式搅拌器将反应物瞬间分散，全部反应液被气泡分隔成液膜。反应时温度为30℃，压力为常压，合成液pH值控制为7.8，反应物在液膜中发生自组装多相结晶，生成相应的碱式碳酸锌沉淀D和硫酸钠溶液E。反应结束后，陈化2小时，采用压滤机分离，硫酸钠溶液E回收备用；产物D采用去离子水洗涤5次，除去硫酸根离子后(SO4 2-≤400mg/L)，进行闪蒸干燥，使其水分降低至4％以下，再于550℃下煅烧2小时，冷却，得到纳米氧化锌F，检测其纯度为96.5％，以金属锌计算产率，其产率为93％。纳米氧化锌F的TEM图见图2所示，其为纳米级产品。
步骤3：测定溶液E的浓度，得出浓度值为1.4mol/L，将其进行稀释，配制成浓度为1mol/L的硫酸钠溶液E1，配制与E1浓度相同的硫化钡溶液G1，配制0.01mol/L的油酸钠溶液C1，将溶液E1、G1及C1剂及氮气以相同流量(20L/h)并流进入在气泡液膜反应器中，其高速旋转的泡罩碟式搅拌器将反应物瞬间分散，全部反应液被气泡分隔成液膜，反应时温度为30℃，压力为常压，合成液的pH值控制在7.5，反应物在液膜中发生自组装多相结晶，得到纳米硫酸钡沉淀H和硫化钠溶液I。硫化钠溶液I回收备用，产物H采用去离子水洗涤，闪蒸干燥后得到纳米硫酸钡J，测定其纯度为97.0％，以金属钡计算产率，其产率为92％。纳米硫酸钡J的SEM图见图3所示，其为纳米级产品。
步骤4：测定溶液I的浓度，得出浓度值为0.5mol/L，配制与I浓度相同的硫酸锌溶液A1，配制0.005mol/L的油酸钠溶液C2，将溶液A1、溶液I、包覆剂C2与氮气以相同流量(20L/h)并流进入在气泡液膜反应器中，其高速旋转的泡罩碟式搅拌器将反应物瞬间分散，全部反应液被气泡分隔成液膜，反应时温度为常温30℃，压力为常压，合成液的pH值控制在6.8，反应物在液膜中发生自组装多相结晶，得到纳米硫化锌沉淀K和硫酸钠溶液E2。产物K经洗涤、闪蒸干燥、冷却得到纳米硫化锌M。检测其为纯度为99.5％，以金属锌计算产率，其产率为92.5％。纳米硫化锌M的TEM图见图4所示，其为纳米级产品。将硫酸钠E2与E混合，重复步骤3，得到纳米硫酸钡固体和硫化钠液体，进行循环使用。
实施例2
一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：称取600g纯度为65％的次氧化锌，加入少许水润湿，缓慢滴加800g浓硫酸溶液进行酸浸，控制其反应pH值约为5，反应温度约为90℃，反应30min，制得初级硫酸锌溶液。然后依次加入25g 28％的双氧水、15g锌粉(锌含量为95％)和5g高锰酸钾(99％)，反应温度控制在75℃左右，除去初级硫酸锌溶液中的铁、锰、镉、铜、铅、镍等杂质，得到硫酸锌溶液。
步骤2：将净化后的硫酸锌溶液进行稀释，配制成浓度为0.8mol/L的硫酸锌溶液A，将工业碳酸钠配制成浓度为1.7mol/L碳酸钠溶液B，配制浓度为0.01mol/L的油酸钠溶液C。将A、B、C三种液体以同样的流速(30L/h)与空气并流进入气泡液膜反应器，其高速旋转的泡罩碟式搅拌器将反应物瞬间分散，全部反应液被气泡分隔成液膜。反应时温度为常温25℃，压力为常压，合成液pH值控制为7.8，反应物在液膜中发生自组装多相结晶，生成相应的碱式碳酸锌沉淀D和硫酸钠溶液E。反应结束后，陈化2小时，采用压滤机分离，硫酸钠溶液E回收备用；产物D采用去离子水洗涤5次，除去硫酸根离子后(SO4 2-≤400mg/L)，进行闪蒸干燥，使其水分降低至4％以下，再于550℃下煅烧2小时，冷却，得到纳米氧化锌F，检测其纯度为96.3％，以金属锌计算产率，其产率为92.5％。
步骤3：测定溶液E的浓度，得出浓度值为1.1mol/L，将其进行稀释，配制成浓度为1mol/L的硫酸钠溶液E1，配制与E1浓度相同的硫化钡溶液G1，配制0.01mol/L的油酸钠溶液C1，将溶液E1、G1及C1剂及氮气以相同流量(30L/h)并流进入在气泡液膜反应器中，其高速旋转的泡罩碟式搅拌器将反应物瞬间分散，全部反应液被气泡分隔成液膜，反应时温度为25℃，压力为常压，合成液的pH值控制在7.5，反应物在液膜中发生自组装多相结晶，得到纳米硫酸钡沉淀H和硫化钠溶液I。硫化钠溶液I回收备用，产物H经洗涤、闪蒸、干燥后得到纳米硫酸钡J，测定其纯度为96.5％，以金属钡计算产率，其产率为92.5％。
步骤4：测定溶液I的浓度，得出浓度值为0.5mol/L，配制与I浓度相同的硫酸锌溶液A1，配制0.005mol/L的油酸钠溶液C2，将溶液A1、溶液I、包覆剂C2与氮气以相同流量(30L/h)并流进入在气泡液膜反应器中，其高速旋转的泡罩碟式搅拌器将反应物瞬间分散，全部反应液被气泡分隔成液膜，反应时温度为常温25℃，压力为常压，合成液的pH值控制在6.5，反应物在液膜中发生自组装多相结晶，得到纳米硫化锌沉淀K和硫酸钠溶液E2。产物K经洗涤、闪蒸干燥、冷却，得到纳米硫化锌M。检测其为纯度为99.3％，以金属锌计算产率，其产率为91.7％。将硫酸钠E2与E混合，重复步骤3，得到纳米硫酸钡固体和硫化钠液体，进行循环使用。
实施例3
一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：称取600g纯度为45％的次氧化锌，加入少许水润湿，缓慢滴加550g浓硫酸溶液进行酸浸，控制其反应pH值约为5，反应温度约为90℃，反应30min，制得初级硫酸锌溶液。然后依次加入25g 28％的双氧水、12g锌粉(锌含量为95％)和4g高锰酸钾(99％)，反应温度控制在70℃左右，除去初级硫酸锌溶液中的铁、锰、镉、铜、铅、镍等杂质，得到硫酸锌溶液，其浓度控制在1.5-1.7mol/L。
步骤2：将净化后的硫酸锌溶液进行稀释，配制成浓度为1mol/L的硫酸锌溶液A，将工业碳酸钠配制成浓度为2mol/L碳酸钠溶液B，配制浓度为0.015mol/L的油酸钠溶液C。将A、B、C三种液体以同样的流速(20L/h)与空气并流进入气泡液膜反应器，其高速旋转的泡罩碟式搅拌器将反应物瞬间分散，全部反应液被气泡分隔成液膜。反应时温度为常温30℃，压力为常压，合成液pH值控制为8.5，反应物在液膜中发生自组装多相结晶，生成相应的碱式碳酸锌沉淀D和硫酸钠溶液E。反应结束后，陈化2小时，采用压滤机分离，硫酸钠溶液E回收备用；产物D采用去离子水洗涤5次，除去硫酸根离子后(SO4 2-≤400mg/L)，进行闪蒸干燥，使其水分降低至4％以下，再于550℃下煅烧2小时，冷却，得到纳米氧化锌F，检测其纯度为95.2％，以金属锌计算产率，其产率为91％。
步骤3：测定溶液E的浓度，得出浓度值为1.4mol/L，将其进行稀释，配制成浓度为1mol/L的硫酸钠溶液E1，配制与E1浓度相同的硫化钡溶液G1，配制0.015mol/L的油酸钠溶液C1，将溶液E1、G1及C1剂及氮气以相同流量(20L/h)并流进入在气泡液膜反应器中，其高速旋转的泡罩碟式搅拌器将反应物瞬间分散，全部反应液被气泡分隔成液膜，反应时温度为30℃，压力为常压，合成液的pH值控制在8.5，反应物在液膜中发生自组装多相结晶，得到纳米硫酸钡沉淀H和硫化钠溶液I。硫化钠溶液I回收备用，产物H经洗涤、闪蒸、干燥后，得到纳米硫酸钡J，测定其纯度为95.5％，以金属钡计算产率，其产率为92％。
步骤4：测定溶液I的浓度，得出浓度值为0.5mol/L，配制与I浓度相同的硫酸锌溶液A1，配制0.003mol/L的油酸钠溶液C2，将溶液A1、溶液I、包覆剂C2与氮气以相同流量(20L/h)并流进入在气泡液膜反应器中，其高速旋转的泡罩碟式搅拌器将反应物瞬间分散，全部反应液被气泡分隔成液膜，反应时温度为常温，，压力为常压，合成液的pH值控制在5.5，反应物在液膜中发生自组装多相结晶，得到纳米硫化锌沉淀K和硫酸钠溶液E2。产物K经洗涤、闪蒸干燥、冷却得到纳米硫化锌M。检测其为纯度为99.1％，以金属锌计算产率，其产率为90.5％。将硫酸钠E2与E混合，重复步骤3，得到纳米硫酸钡固体和硫化钠液体，进行循环使用。

Claims (10)

1.一种纳米氧化锌、纳米硫化锌的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用硫酸酸解含锌的物质，制得硫酸锌溶液；
(2)将可溶性碳酸盐溶液、步骤(1)制备的硫酸锌溶液和包覆剂混合，置于气泡液膜反应装置中进行反应，生成碳酸锌沉淀和硫酸盐溶液，回收所述硫酸盐溶液，煅烧所述碳酸锌沉淀制得所述纳米氧化锌；
(3)将硫化钡溶液、步骤(2)所述硫酸盐溶液和包覆剂混合，置于气泡液膜反应装置中进行反应，生成纳米硫酸钡和硫化盐溶液，回收所述硫化盐溶液；
(4)将步骤(3)制备的硫化盐溶液、步骤(1)制备的硫酸锌溶液与包覆剂混合，置于气泡液膜反应装置中进行反应，生成纳米硫化锌和硫酸盐溶液，重复利用所述硫酸盐。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含锌的物质选自氧化锌、次级硫酸锌或碳酸锌中的至少一种；在步骤(2)中，所述可溶性碳酸盐选自碳酸钠和/或碳酸钾。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述氧化锌的纯度为20％-70％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，在采用硫酸酸解含锌的物质后还包括去杂的过程，所述去杂的过程为：向酸解的溶液中加入氧化剂和锌粉。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂包括双氧水和/或高锰酸钾；所述氧化剂和所述锌粉的质量比为(1-3):1。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述可溶性碳酸盐溶液的浓度为1-4mol/L；所述硫酸锌溶液的浓度为0.5-2mol/L。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述煅烧的过程为：在400-800℃下煅烧0.5-6小时。
8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)、(3)中，所述反应的条件为：控制反应液的pH值为7-9，常温，常压。
9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)、(3)和(4)中，所述包覆剂为油酸盐；所述包覆剂的浓度为0.001-0.05mol/L。
10.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述反应的条件为：控制反应液的pH值为5-7，常温，常压。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1398789A (zh) * 2002-08-13 2003-02-26 华北工学院 纳米硫酸钡的制备方法
CN101205077A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 洛阳市宏源钡盐化工研究所 制备硫酸钡和硫化锌的方法
CN106986371A (zh) * 2017-04-07 2017-07-28 魏周宏 一种制备纳米氧化锌粉体的方法
CN113307297A (zh) * 2021-06-18 2021-08-27 竹山县秦巴钡盐有限公司 一种硫酸钡与硫化锌循环生产系统及工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1398789A (zh) * 2002-08-13 2003-02-26 华北工学院 纳米硫酸钡的制备方法
CN101205077A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 洛阳市宏源钡盐化工研究所 制备硫酸钡和硫化锌的方法
CN106986371A (zh) * 2017-04-07 2017-07-28 魏周宏 一种制备纳米氧化锌粉体的方法
CN113307297A (zh) * 2021-06-18 2021-08-27 竹山县秦巴钡盐有限公司 一种硫酸钡与硫化锌循环生产系统及工艺

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