[发明专利]微米级硫酸钡粒子及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于硫酸钡粒子及其合成技术领域，具体涉及一种微米级硫酸钡粒子及其合成方法。

背景技术

硫酸钡（BaSO₄）是一种重要的化工原料，广泛用于油漆、颜料、涂料、油墨、蓄电池、造纸、塑料、橡胶、陶瓷、搪瓷、香料等行业。微、纳米级粒子由于存在量子限域效应、尺寸效应、表面效应等，因而具有独特的、不同于块状材料的物理和化学性质。因此，微、纳米级BaSO₄不仅具有普通BaSO₄的性质，还具有普通BaSO₄所没有的物理和化学特性，如优异的光学性能、良好的分散性能、相容性等，在造纸、橡胶、油墨、塑料、医学、涂料等领域都有着广泛的应用。

普通BaSO₄的制备方法主要是液-液沉淀法，即将硫酸根离子（SO₄^2-）直接加入到含钡离子（Ba²⁺）或Ba²⁺络合物的溶液中。为了进一步获得尺度更小的微米级硫酸钡粒子，有关制备研究引起了科学工作者的广泛关注，人们考虑了各种因素如混合方式、沉淀方式、搅拌速度、给料管位置对BaSO₄粒径分布、晶体生长和形貌的影响，采用了例如加入添加剂，引入单分子膜或微乳，采用微反应器等。

另外，根据文献报道，利用软模板来控制BaSO₄颗粒的尺寸和形貌，也可合成BaSO₄微米级颗粒。例如采用了氨基酸、膦酸酯/磷酸盐、聚甲基丙烯酸甲酯、双亲嵌段共聚物，以及油包水型微乳体系等多种有机生物分子或其组装体作为软模板用来控制BaSO₄颗粒的尺寸和形貌。

但是，依照上述方法所制备的微米级硫酸钡粒子，却因其尺度仍然较大，难以在造纸、橡胶、油墨、塑料、医学、涂料等领域发挥更好的作用；再说，其制备方法也难以获得更小尺度的产物。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种微米级硫酸钡粒子的合成方法，该合成方法通过引入生物分子，实现对合成时硫酸钡粒子的尺寸和形貌进行有效调控，并获得尺度更小的微米级硫酸钡粒子。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种微米级硫酸钡粒子的合成方法，通过含有SO₄^2-和Ba²⁺或Ba²⁺络合物的溶液形成的反应体系合成，该反应体系中还包括有用于调控所合成粒子的尺寸和形貌以形成微米级硫酸钡粒子的生物分子，所述生物分子由糖类、维生素、有机酸和蛋白质中的一种或多种组成。

作为微米级硫酸钡粒子的合成方法的进一步改进，所述生物分子源自于由蔬菜或水果所形成的汁液。

作为微米级硫酸钡粒子的合成方法的进一步优选，所述汁液为猕猴桃汁、西红柿汁、橙汁或胡萝卜汁。

作为微米级硫酸钡粒子的合成方法的进一步改进，将汁液与Ba²⁺溶液混合均匀，搅拌条件下缓慢滴加SO₄^2-溶液，使反应体系中Ba²⁺和SO₄^2-的摩尔比为1:1；充分反应后，室温放置12～36h；交替进行离心分离和洗涤处理，干燥制得粉末状微米级硫酸钡粒子。

作为微米级硫酸钡粒子的合成方法的进一步改进，所述Ba²⁺溶液为BaCl₂溶液，所述SO₄^2-溶液为Na₂SO₄溶液，反应体系中汁液、BaCl₂溶液和Na₂SO₄溶液的体积比为0.4～0.6:1:1。

作为微米级硫酸钡粒子的合成方法的进一步改进，所述汁液的制备方法为：将猕猴桃、西红柿、橙子或胡萝卜洗净去皮，将50～100g去皮的果肉以及适量蒸馏水放入研钵中，交替进行研磨和过滤至少一次，然后向滤液中加入蒸馏水得到80～100mL汁液。