專利名稱:一種制備納米二氧化鉻的方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種制備納米二氧化鉻(Cr02)的方法,特別是涉及一種氧化法制備納米二 氧化鉻的方法。
背景技術:
Cr02是四價介穩(wěn)態(tài)鉻氧化物,相對分子量為83.995。為暗棕色或黑色粉末,不溶于水, 溶于硝酸。其居里溫度390-400K,保磁力高;溫差電動勢非常小,約10^iv/K;室溫電阻率 0.1-0.9Q.cm。其飽和磁化強度與r-Fe203不相上下,但是由于Cr02的形狀很規(guī)則,幾乎無孔 洞,很容易獲得35-50Ka/m的矯頑力。另夕卜,近幾年發(fā)現Cr02具有半金屬性和幾乎100%的 旋轉極化,這一特殊性質意味著G02薄膜具有低場通道磁化阻力,可能可以用在旋轉極化掃 描通道顯微鏡上,引起人們對二氧化鉻的廣泛研究。
Cr02主要應用在以下幾個方面高級磁記錄材料(例如磁帶和計算機磁盤)、藥物成分 (聯邦制藥廠,聯邦多維他成分)、磁性復合材料以及磁性薄膜等。
由于Cr02的形狀規(guī)則,晶形完美,具有比較高的矯頑力,是一種高檔的磁記錄介質產品, 其目前在磁記錄材料的應用是其主要用途。
它廣泛應用在高品質磁帶中,這種磁帶通常稱為鉻帶,特點是高頻響應好,信噪比高, 適合錄制動態(tài)范圍較大的音樂節(jié)目(例如交響音樂)。某些用途,如計算機卡盤帶、熱磁復錄 帶只能Cr02磁粉。
Cr02是聯邦多維他泡騰片的成分之一。適用于防治營養(yǎng)不良、病中、病后營養(yǎng)失調、新 陳代謝障礙、肝腎功能不全、甲亢、貧血等病癥。
Cr02可以作為一種主要成份應用于磁性復合材料,Cr02也可以用作黑色磁性顏料。 目前工業(yè)化制備Cr02的方法是水熱法。水熱法合成Cr02的反應物是Cr03+H20或者 Cr03+Cr203+H20,在50-200MPa的高壓下、反應溫度在350-40(TC時,加入適量Sb、Te、Sb+Te、 Te+Fe、 Te+Fe、 Sn+Te和Sn+Te+Fe化合物作為改性劑,在攪拌作用下,反應十幾個到幾十個 小時,得到粒度在l^im以下的工業(yè)級Cr02,但是水熱法工藝不能實現Cr"完全轉化。
基于目前Cr02水熱法工業(yè)化路線存在壓力高、工藝復雜、反應時間長等缺陷,我們開發(fā) 了Cr02氧化法制備新工藝。
3目前商品化Cr02主要應用于磁記錄材料,國內外有多個廠家生產。由于近年來發(fā)現了 Cr02的一些特殊性質半金屬性和幾乎100%的旋轉極化,這一特殊性質有可能可以用在旋 轉極化掃描通道顯微鏡上;磁光記錄復合材料的研究進展以及工業(yè)化應用,作為主要成分之 一的Cr02也必然有比較大的需求;另外,隨著納米Cr02新性質、新應用的不斷發(fā)現,我們 開發(fā)的納米Cr02氧化法制備綠色化工藝也可能會有比較大的市場。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是解決目前Cr02制備中存在的Cr"污染問題以及現有工藝的反應溫度高、 壓力高、反應時間長等反應條件苛刻問題,實現更溫和的反應條件。開發(fā)的一種制備納米二 氧化鉻的方法,即在氧氣氣氛下,保持一定的反應溫度和一定的反應壓力下,反應物被氧化 成納米Cr02的方法。
本方法的特點是原料是氫氧化鉻水合物,分子式Cr(OH)3.xH2O(x^0);氧氣氣氛,氧氣 初始壓力(剛加入反應器時的壓力);封閉體系;需要一定的水蒸氣壓力,反應物中水的質量 與原料氫氧化鉻水合物質量的比值水/氫氧化鉻水合物(w/w)范圍為0.001 5;需要控制反 應溫度, 一般反應溫度大于30(TC;反應時間為0.01 360min, —般反應時間小于60min。
本發(fā)明提供的一種制備納米二氧化鉻的方法,其步驟如下
1) 首先把氫氧化鉻水合物粉碎,可以使用球磨機或其它方式粉碎適當時間;
2) 把粉碎后的氫氧化鉻水合物裝入高溫高壓反應器中;
3) 按照一定水/氫氧化鉻水合物(w/w)比例加入適量水, 一般水/氫氧化鉻水合物(w/w) 范圍為0.001 5;
4) 通入適當壓力的氧氣, 一般氧氣初始壓力范圍為0.001 7MPa;
5) 密封,使反應體系成為封閉體系;
6) 升溫到指定反應溫度T,并設置在反應溫度下的反應時間; 一般反應溫度范圍為350 390°C; —般反應時間小于60min;
7) 反應結束后,把反應器降溫到室溫并排出氣體,之后取出產物。
與現有工藝比,本發(fā)明所述的優(yōu)點在于
溫度更低,壓力更低;反應時間大大縮短;不需要攪拌,對設備的密封要求更低;不需 要添加劑,產率100%,工藝綠色化,不存在Cr"污染問題。
圖1氧化法制備出來的納米Cr02 XRD圖
具體實施例方式
實施實例1:
取球磨2 3h后的干燥氫氧化鉻水合物0.2g,放入剛玉坩堝中,然后加入0.4g去離子水。 把坩堝放在高壓反應器中,密封,然后通入氧氣,排空換氣,直到反應器內空氣壓力低于原 來的1/1000,然后調節(jié)02壓力,使得氧氣初始壓力為7MPa。關閉閥門,在封閉體系中程序 升溫,設定反應溫度為39(TC,并在39(TC保溫6h,之后降溫至室溫。然后開釜,取出反應 物,得到69.1nm的納米二氧化鉻。 實施實例2:
取球磨2 3h后的干燥氫氧化鉻水合物0.2g,放入剛玉柑堝中,然后加入0.4g去離子水。 把坩堝放在高壓反應器中,密封,然后通入氧氣,排空換氣,直到反應器內空氣壓力低于原 來的1/1000,然后調節(jié)02壓力,使得氧氣初始壓力為6MPa。關閉閥門,在封閉體系中程序 升溫,設定反應溫度為350 "C,并在35(TC保溫10min,之后降溫至室溫。然后開釜,取出 反應物,得到76.75nm的納米二氧化鉻。 實施實例3:
取球磨2 3h后的干燥氫氧化鉻水合物0.4g,放入剛玉坩堝中,然后加入0.4g去離子水。 把坩堝放在高壓反應器中,密封,然后通入氧氣,排空換氣,直到反應器內空氣壓力低于原 來的1/1000,然后調節(jié)02壓力,使得氧氣初始壓力為4MPa。關閉閥門,在封閉體系中程序 升溫,設定反應溫度為37(TC,并在37(TC保溫3h,之后降溫至室溫。然后開釜,取出反應 物,得到60.81nm的納米CrO2。
權利要求
1、一種制備納米二氧化鉻的方法,其特征在于反應原料為氫氧化鉻水合物、氧氣、水;反應環(huán)境為氧氣氣氛,具體制備步驟如下1)首先把氫氧化鉻水合物粉碎;2)把粉碎后的氫氧化鉻水合物裝入高溫高壓反應器中;3)按照一定水/氫氧化鉻水合物(w/w)比例加入適量水;4)通入適當壓力的氧氣;5)密封;6)升溫到指定反應溫度,并設置在反應溫度下的反應時間;7)反應結束后,把反應器降溫到室溫并排出氣體,之后取出產物。
2、 根據權利要求1,其特征在于反應原料氫氧化鉻水合物需要用球磨機或其它方式粉碎。
3、 根據權利要求l,其特征在于要在反應體系中加入一定水,水的量按照以下比例加入:水/氫氧化鉻水合物(w/w)范圍為0.001 5。
4、 根據權利要求1,其特征在于反應體系是在氧氣氣氛下,并且氧氣初始壓力范圍為0崖 7MPa。
5、 根據權利要求l,其特征在于反應體系是在封閉體系。
6、 根據權利要求l,其特征在于需要一定的反應溫度和反應時間, 一般反應溫度范圍為350 390°C; —般反應時間小于60min。
全文摘要
一種制備納米二氧化鉻的方法,屬于無機材料制備領域,特別涉及到一種氧化法制備納米二氧化鉻的方法。本發(fā)明的特征在于以氫氧化鉻水合物為原料,經過球磨法或其它方式粉碎后,按照水/氫氧化鉻水合物(w/w)為0.001~5的比例和水混合,在初始氧氣壓力為0.001~7MPa的氧氣氣氛下,保持恒定的反應溫度,一般為350~390℃,反應一段時間,一般反應時間小于60min,就可以得到純凈的納米CrO<sub>2</sub>。本方法工藝簡單、反應條件比現有工藝更溫和,具有推廣價值。
文檔編號C01G37/027GK101684002SQ20081022272
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權日2008年9月23日
發(fā)明者懿 張, 徐紅彬, 裴振昭, 鄭詩禮 申請人:中國科學院過程工程研究所