[发明专利]一种粒径分布可控的纳米硫酸钡制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及无机非金属功能材料的制备领域，具体涉及一种粒径分布可控的纳米BaSO₄的制备方法。

技术背景：

BaSO₄是一种无定形的白色粉末，属于斜方晶系，是一种化学性质很稳定的无机盐，几乎不与任何物质发生化学反应，白度很高，能吸收有害射线，比重是所有无机盐中比重最大的物质。由于其优异的物理化学性能而广泛应用于石油钻探、塑料、橡胶、涂料、中高档油墨、医药合成、化工、颜料、造纸、陶瓷、化妆品等行业。目前，BaSO₄的发展趋势是提高产品的附加值如表面改性和颗粒微细化等，以满足不同的特殊需求。

制备纳米BaSO₄的方法主要有微乳液法、络合法、微反应器法、超重力法以及其它制备法。微乳液法和络合法所制得的BaSO₄具有杂质含量较高、后处理复杂等缺点。微反应器法由于反应器尺寸限制，难以大规模工业化生产。超重力法虽然产量大、效率高，但是所制备的粒径分布较宽，精细化程度不够。其他一些制备方法诸如物理气相沉积(PVD)法、化学气相沉淀(CVD)法、等离子体喷雾法等由于制备条件限制，反应速度较慢，成本较高，也不适合工业化应用。因此，开发一种生产效率高、产物纯度高、粒径小、粒径分布窄的生产工艺变的越来越重要。

微乳液法是将BaCl₂和Na₂SO₄溶液分别配制成相应的W/O型微乳体系，由于微乳液胶团颗粒之间相互碰撞，发生了水核内物质的相互交换或传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，使得反应成核和生长仅仅被限制在固定的水核内，于是在其中生成的粒子尺寸也就得了控制。由此可见，水核的大小控制了纳米粒子的粒径，因而影响微乳胶团水核大小的因素将影响反应生成的纳米粒子的大小。这种方法所制备的纳米BaSO₄含有有机物杂质，纯度不高，还需进一步后处理。文献：XinyuSong，Sixiu Sun，Weiliu Fan，Zhilei Yin，Self-assemblies of the different morphologyultrafine barium sulfate in situ interface，Materials Letters 57(2003)3026-3030报道了将SO₄^2-结合到有机胺上，形成一端为极性的SO₄^2-，令一端为非极性的长链烷烃，反应式如下：

2R₁R₂CHNH₂+H₂SO₄＝R₁R₂CHNH)₂SO₄

用庚烷作为非极性溶剂，Ba²⁺水溶液为极性溶液，制得乳液，Ba²⁺和SO₄^2-在有机硫酸胺所形成的微小的胶团内发生沉淀反应，制得平均粒径为20-30nm的球形BaSO₄晶体。制备过程中含有有机胺和庚烷等有机物质，对产物的纯度有很大的影响。

络合法是将BaCl₂和EDTA溶液混合配制成Ba²⁺—EDTA的络合体系，然后将预先配制好的Na₂SO₄溶液倒入络合体系中反应，反应产物经离心分离、洗涤、干燥，得纳米BaSO₄产品。文献：刘有智，李军平，员汝胜，柳来栓，BaSO₄纳米粒子制备方法研究，应用基础与工程科学学报，2001 Vol.9 No.2 P141-145，报道了用EDTA为络合剂制备纳米BaSO₄的方法，所得的BaSO₄平均粒径为47nm。这种方法会引入EDTA杂质，给后处理带来一定的困难。