[发明专利]一种碳酸钡粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机盐材料技术领域，具体涉及一种碳酸钡粉体的制备方法。

背景技术

碳酸钡是重要的无机化工原料，作为钡盐产品中生产规模最大的碳酸钡粉体，其在玻璃、陶瓷、涂料、微电子器件、磁性材料、超导体材料及其他钡盐制造领域都有很大的用途。碳酸钡微粒的粒径尺寸、结晶性状会很大程度上影响其在上述领域中的应用。所以提供不同形状结晶的、分散性好的碳酸钡粉体有助于钡系功能材料的选择合成和工艺的优化。

目前报道的制备和控制碳酸钡晶体的方法很多，例如液相沉淀法、微乳法、低温固相合成法、超声化学法、微波合成法、超重力法等，这些方法存在着颗粒均匀性差、使用有机溶剂、过程控制复杂、反应条件苛刻、粒子易粘结或团聚等问题，使得碳酸钡难于实现大规模工业化生产。

发明内容

本方法采用的是利用仿生矿化的方法来实现对得到的碳酸钡微粒的形貌、尺寸的控制，即采用特定的形貌调控剂，在特定的结晶过程中，通过改变碳酸钡晶体生长的微环境改变碳酸钡晶体成核、扩散、堆积与熟化过程进而产生结构不同性能各异的碳酸钡晶体。其中采用的形貌调控剂采用的是纤维素的可溶性衍生物，包括羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等。由于纤维素是自然界中最广泛存在的天然高分子，采用这类添加剂不单可以降低成本，而且具有生物相容性的潜力。另外本专利方法采用反应设备为工业界上应用比较成熟的高压反应器。总之本专利通过可溶性纤维素衍生物的调控作用及高压、超临界二氧化碳的反应方法可以实现不同形貌(棒状、树枝状、哑铃状、球型、对称型等)和尺寸(500纳米-30微米)的碳酸钡粉体的批量生产，且所得的碳酸钡产品分散性好，纯度达到99.8％以上。

本发明的目的在于提供一种碳酸钡粉体的制备方法。

本发明提出的碳酸钡粉体的制备方法，具体步骤如下：

(1)溶液的配制：取聚合物配制成浓度为0.001-20克/升的聚合物溶液，向该聚合物溶液中按浓度为0.001-1摩尔/升加入钡盐，配制成钡盐/聚合物的混合液或悬浮液，调节溶液的pH值为7-12，取出适量装于反应器中，备用；

(2)高压法制备碳酸钡粉体：将步骤(1)所得的装有混合液的反应器置于高压反应釜中，密闭，抽真空，在10-80℃下，充入二氧化碳气体，使得釜内压力在2-15兆帕之间，保证压力不变的前提下，反应5分钟-5小时，缓慢卸气后，将反应器从高压反应釜内取出，对所得产品进行分离；

(3)碳酸钡粉体的分离：将步骤(2)所得的浑浊液进行分离，分离后用水和有机溶剂循环清洗若干次，干燥，得到最终的碳酸钡粉体。

本发明中，步骤(1)中的聚合物采用的是羧甲基纤维素，它是天然纤维素通过羧甲基化而制得的聚合物，所采取的聚合物分子量为2×10³-2×10⁶克/摩尔，优选分子量范围是10⁴-10⁶克/摩尔。但是也不排除其他纤维素的水溶性衍生物，包括羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等。

本发明中，步骤(1)中的钡盐采用的是氢氧化钡，但也不排除醋酸钡或其他可跟二氧化碳产生碳酸钡沉淀的钡盐中任一种。

本发明中，步骤(1)中的反应器采用的是玻璃仪器、金属仪器或者塑料仪器中的一种；优选经过预处理的玻璃仪器(包括烧杯、烧瓶等)，其中预处理操作是首先将玻璃仪器在有机溶剂(甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、甲苯或环己烷中任一种)中超声处理5分钟-2小时，然后在酸(盐酸、硫酸、硝酸或乙酸中任一种)/过氧化物(过氧乙酸、过氧化异丙苯或过氧化氢)/水按比例配制成的混合溶液中浸泡2小时-7天，取出，采用有机溶剂、水清洗，干燥，待用。

本发明中，步骤(2)中的二氧化碳气体采用的是储存在高压钢瓶中的高纯二氧化碳气体(纯度超过99.99％)。且钢瓶内二氧化碳气体的压力在0.5-6.5兆帕之间，优选2-6兆帕，当然也不排除其他能够产生高压的高纯二氧化碳气体的设备。

本发明中，步骤(3)中的分离方法采用抽滤法、倾析法、透析法或离心分离法中任一种。

本发明中，步骤(3)中的有机溶剂采用下列溶剂中的一种或多种：甲醇、乙醇、氯仿、乙醚、乙腈、丙酮、甲苯或环己烷。

本发明中，步骤(3)中中所述的干燥条件为：真空度为1-10⁵帕斯卡，温度为10-120℃，干燥时间为1小时-3天。

本发明较佳的条件如下：

步骤(1)中所述聚合物浓度为0.01-10克/升。