CN1454850A - 一种粒径可调的球形氧化铬超细粉体制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种粒径可调的球形氧化铬超细粉体制备方法，属于功能无机材料制备技术领域，特别涉及到一种能控制粒径大小的球形Cr2O3高纯超细粉体液相法制备方法。本发明的特征是以Na2Cr2O7为原料，经酸性还原、表面活性剂处理、pH值调节、组合沉淀剂控制沉淀、固－液分离和煅烧等过程，得到不同尺寸范围的鲜绿色球形Cr2O3超细粉体，使其颗粒尺寸在亚微米到纳米级范围内根据需要进行控制。本发明提供了一种简单的颗粒形状和颗粒大小的控制方法，对于铬盐或氧化铬生产厂，少做工艺变动或设备投资便可制备出粒径可控的球形氧化铬超细粉体。该产品在特种功能涂料、特殊产品专用添加剂或特殊领域专用材料等具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于功能无机材料制备方法技术领域，特别涉及到一种能控制粒径大小的球形三氧化二铬高纯超细粉体液相法制备方法。
背景技术
氧化铬是一种重要的无机绿色颜料、研磨材料和催化剂等，广泛用于各类陶瓷、功能涂料、钞票印刷、有机合成等。作为颜料，与有机颜料比较具有优良的热稳定性和化学稳定性，是极好的精细陶瓷及绿色抛光膏的原/颜料；其高的硬度和化学活性使其在研磨材料以及有机催化合成方面占有重要的地位。有关Cr2O3的制备方法很多，包括高温固相、还原法、热分解法、电解法、sol-gel法、相转移法和沉淀法等。这些方法对于制备不同性能要求的产品起到重要作用，但是对于一些特殊领域需要的球形Cr2O3超细粉体往往表现出局限性。球形三氧化二铬的制备技术难度较大。由于Cr2O3或Cr(OH)3固有的结晶习性，用传统的合成工艺制备球形和超细的氧化铬粉体具有较大的技术难度，国内外相关的技术专利或文献报道也较少。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效控制三氧化二铬颗粒形状和大小的化学液相法制备方法，通过该方法能使其颗粒尺寸在亚微米到纳米级范围内根据需要进行控制，可制备出粒径范围可调的球形三氧化二铬超细粉体，使其满足目前国内外市场的和高科技领域特殊使用目的的需求。
本发明的技术方案是，以Na2Cr2O7为原料，在酸性条件下用一种价格低廉的有机试剂将其还原成Cr3+离子，然后加入少量表面活性剂，并调节pH值呈微酸性，再向该溶液滴加沉淀剂并搅拌得到球形Cr(OH)3沉淀，将其分离和高温煅烧便得到鲜绿色球形三氧化二铬超细粉体。这里，表面活性剂种类和用量；沉淀剂种类、浓度和组合关系是控制颗粒形状与大小的重要因素。
本发明的效果和益处是，提供了一种简单的颗粒形状和颗粒大小的控制方法，对于现有铬盐或氧化铬生产厂，少做工艺变动或设备投资便可制备出粒径可控的球形氧化铬超细粉体。该产品在特种功能涂料、特殊产品专用添加剂或特殊领域专用材料等具有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下详细叙述本发明的具体实施方式和实施例
本发明的不同粒径范围球形氧化铬超细粉体的制备方法，其特征在于制备时的反应原料、酸化剂、还原剂、表面活性剂、沉淀剂种类及其配方比例(重量比)如下：
Na2Cr2O7：100；酸化剂：80～200；有机还原剂：10～30；表面活性剂：0.1～2；沉淀剂A：100～300；沉淀剂B：0～50；水：500～5000
配方中酸化剂可为浓硝酸、浓硫酸、浓盐酸；有机还原剂可在小分子醛、醇中选取；表面活性剂在含硫或羧酸基的阴离子或非离子表面活性剂中选取；沉淀剂在碱金属氢氧化物和氨的碳酸盐中选取。其制备技术的工艺流程如下：
步骤1：将Na2Cr2O7、少量水和酸化剂先后加入反应器，搅拌溶解后，再加入还原剂并搅拌进行还原反应，使其转化为蓝绿色溶液。一般搅拌时间为20～40分钟。
步骤2：向上述溶液中加入含表面活性剂和适量的水，其加水量根据要求的颗粒大小来增加或减少，然后继续搅拌20～40分钟。
步骤3：用氨水调节溶液的pH值至3.3～4.0，根据要求的颗粒大小选择上限或下限。
步骤4：向步骤3所得的溶液中加入含沉淀剂的水溶液，根据要求的颗粒大小选择沉淀剂A或沉淀剂A+沉淀剂B，注意：当选择沉淀剂A+沉淀剂B时，应在A加入之后再加B，整个过程应控制滴加速度和搅拌速度，以便控制颗粒的均匀性。
步骤5：将步骤4所得的固液混合物进行固-液分离，然后放入高温炉中，在800～900℃左右和弱还原气氛下煅烧1.5～2小时，再经洗涤、干燥便得到需要的产品。
实施例1
取Na2Cr2O7 50克，水50克和浓硫酸60克小心地加入到反应器中，搅拌溶解后，加入15克甲醇，搅拌使其还原为蓝绿色溶液；再向该溶液中加入0.85克表面活性剂，继续搅拌20～40分钟，用氨水调节溶液的pH值至3.3～4.0。
向上述溶液中滴加含沉淀剂A的水溶液，该溶液由100克碳酸铵和300克水组成；滴加速度控制在30～50ml/min，并保证搅拌充分；再将所得固液料浆进行分离，然后在800～900℃左右和弱还原气氛下煅烧1.5～2小时；煅烧后的粉体经洗涤、干燥和气流/粉碎分散便得到需要的鲜绿色球形氧化铬超细粉体产品，其粒度在40～50nm左右。
实施例2
取Na2Cr2O7 30克，水40克和浓硫酸37克小心地加入到反应器中，搅拌溶解后，加入10～20克甲醇，搅拌使其还原为蓝绿色溶液；再向该溶液中加入500毫升水和0.85克表面活性剂，继续搅拌20～40分钟，用氨水调节溶液的pH值至3.3～4.0。在不断搅拌下向上述溶液首先滴加10％的碳酸铵溶液500毫升，滴加速度控制在20ml/min左右，然后加入含NaOH20％的水溶液25毫升，并继续搅拌1小时；再将所得固液混合物进行分离，然后在800～900℃左右和弱还原气氛下煅烧1.5～2小时；煅烧后的粉体经洗涤、干燥和气流/粉碎分散便得到需要的鲜绿色球形氧化铬超细粉体产品，其粒度在300nm左右。
Claims (3)
1.一种粒径范围可调的球形三氧化二铬超细粉体制备方法，其特征在于制备时的反应原料、酸化剂、还原剂、表面活性剂、沉淀剂种类及其配方比例(重量比)如下：
Na2Cr2O7：100；酸化剂：80～200；有机还原剂：10～30；表面活性剂：0.1～2；沉淀剂A：100～300；沉淀剂B：0～50；水：500～5000。
2.根据权利要求1所述的一种粒径范围可调球形三氧化二铬超细粉体的制备方法，其特征在于配方中原料为Na2Cr2O7；酸化剂可为浓硝酸、浓硫酸、浓盐酸；有机还原剂可在小分子醛、醇中选取；表面活性剂在含硫或含羧酸基的阴离子或非离子表面活性剂中选取；沉淀剂在碱金属氢氧化物和氨的碳酸盐中选取。
3.一种粒径范围可调的球形三氧化二铬超细粉体制备方法，其特征在于制备工艺流程如下：
步骤1：将Na2Cr2O7、少量水和酸化剂先后加入反应器，搅拌溶解后，再加入还原剂并搅拌进行还原反应，使其转化为蓝绿色溶液，一般搅拌时间20～40分钟；
步骤2：向上述溶液中加入含表面活性剂和适量的水，其加水量根据要求的颗粒大小来增加或减少，然后继续搅拌20～40分钟；
步骤3：用氨水调节溶液的pH值至3.3～4.0，根据要求的颗粒大小选择上限或下限；
步骤4：向步骤3所得的溶液中加入含沉淀剂的水溶液，根据要求的颗粒大小选择沉淀剂A或沉淀剂A+沉淀剂B，注意：当选择沉淀剂A+沉淀剂B时，应在A加入后再加B，整个过程应控制滴加速度和搅拌速度，以便控制颗粒的均匀性。
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