專利名稱：成核生長分步進行的液相制取超細氧化鋅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超細氧化鋅粉末的制備方法。
超細氧化鋅粉末是指直徑小于1.0μm的粉末，廣泛用于橡膠、陶瓷、紡織、日用化工行業(yè)。球型、超細化、窄粒度分布和不團聚是對產(chǎn)品的一個基本要求。目前，工業(yè)上生產(chǎn)超細氧化鋅粉末的方法有三大類(1)氣相法，其品質(zhì)最高，但設(shè)備昂貴，制作成本高。(2)固相法，品質(zhì)最次，但制作成本低。(3)液相法，成本適中，制備的粉末能滿足一般要求，是目前廣泛采用的方法。
液相沉淀法是液相法中的主要方法之一，這種方法有一個明顯的缺點沉淀過程中沉淀物的成核與生長過程不能分開，致使顆粒間形成團聚并發(fā)生燒結(jié)，氧化鋅粉末難以形成球型，粒徑分布較寬，為了改善這種狀況，日本專利JP04，280814公開了一種技術(shù)，在沉淀過程中加入表面活性劑，改善其團聚現(xiàn)象，但在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量泡沫，給操作帶來了很大困難。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出一種操作簡便，制作成本低廉，且產(chǎn)品質(zhì)量較高的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的(1)在鋅鹽溶液中加入能夠電離出OH-離子的堿性物質(zhì)，使溶液中部份鋅離子與OH-離子發(fā)生如下的反應(yīng)在溶液中生成氫氧化鋅膠粒，使溶液形成溶膠。
(2)在上述溶膠中加入能與鋅離子反應(yīng)并能產(chǎn)生沉淀的沉淀劑，使溶膠小的鋅離子與沉淀劑在氫氧化鋅膠粒表面反應(yīng)，將氫氧化鋅膠粒包覆起來，并沉淀，形成一個包覆氫氧化鋅膠粒的前驅(qū)體；(3)利用前驅(qū)體中心的氫氧化鋅和包覆體不同的分解溫度，先控制較低的溫度，使前驅(qū)體中心的氫氧化鋅膠粒首先分介成核，形成氧化鋅微粒，然后升高溫度，使外層的包覆體分介，并向中心擴散，獲得所述的氧化鋅粉末。
本發(fā)明亦是這樣實現(xiàn)的按照上述構(gòu)思，本發(fā)明可以依次按照以下步驟來實現(xiàn)(1)將硝酸鋅或硫酸鋅配制成濃度為0.2～1.5mol/L的水溶液，然后加入NH4OH、NaOH或KOH中的一種，也可以是它們的混合物，在30～70℃條件下反應(yīng)，pH控制在5～8，此時溶液形成含有氫氧化鋅膠粒的溶膠；(2)將沉淀劑配制成濃度為0.2～2.0mol/L的水溶液，在反應(yīng)溫度下與溶膠混合，產(chǎn)生沉淀；所述的沉淀劑為草酸銨，碳酸銨或檸檬酸銨中的一種及其混合物；(3)將沉淀物過濾出來，洗滌至無酸根，干燥。
(4)將干燥后的沉淀物置于與弗爐中，以5℃/分的升溫速率升至150～250℃，恒溫0.5小時。
(5)升高溫度至300～450℃，恒溫1小時，即可獲得所述的超細類球型氧化鋅粉末。
按照上述方法制備的氧化鋅粉末，球型度好，比表面積＞30m2/g，平均粒徑為25～100nm，粒徑分布GSD為1.50～1.65，適用于制備高檔產(chǎn)品。
實施例1在反應(yīng)器中加入濃度為0.5mol/L的硫酸鋅溶液100ml，反應(yīng)溫度為30℃，在攪拌下加入0.1mol/L的氫氧化鈉，控制pH＝7.5，簡稱A，在另一容器中配制0.4mol/L的草酸銨溶液50ml，簡稱B，將B在攪拌下均勻地注入A，在攪拌下恒溫0.5小時，將沉淀物過濾，水洗至無SO42-，于80℃下干燥，然后將干燥物置于與馬弗爐中熱解，以5℃/分的速率升溫至180℃，然后恒溫0.5小時，再繼續(xù)升溫至450℃，恒溫1小時，即得超細類球型氧化鋅，平均粒徑為25nm，粒徑分布GSD為1.55，比表面積為50m2/g，且無團聚現(xiàn)象。
實施例2在反應(yīng)器中加入濃度為0.2mol/L的硝酸鋅溶液50ml，反應(yīng)溫度為45℃，在攪拌下加入1∶1(重量比)的氨水至氫氧化鋅膠粒析出，在反應(yīng)溫度40℃時將0.1mol/L的碳酸銨溶液30ml慢慢注入A中，其他條件與實施例1相司，可得粒徑為100nm，粒徑分布GSD為1.60的超細類球型氧化鋅。比表面積＞30m2/g，且無團聚現(xiàn)象。
實施例3在反應(yīng)器中加入濃度為1.5mol/L的重量比為1∶1的硝酸鋅和硫酸鋅的混合溶液50ml，反應(yīng)溫度為70℃，在攪拌下加入重量比為1∶1，5的NaOH與KOH的混合溶液，至氫氧化鋅析出，然后加入2.0mol/L的檸檬酸銨，至沉淀析出，將沉淀物水洗至無酸根，于80℃下干燥，置于馬弗爐中熱介，以例1相同的升溫速率升至250℃，恒溫0.5小時，然后在350℃下熱介，可得氧化鋅粉末，平均粒徑為40nm，粒徑分布GSD為1.5，比表面積為35m2/g，且無團聚現(xiàn)象。
實施例4采用濃度為0.5mol/L草酸銨和檸檬酸銨(1∶1)(重量比)作為混合沉淀劑，其余.與例1相同，可得氧化鋅粉末，平均粒徑為30nm，粒徑分布GSD為1.57，比表面積為35m2/g。
對比例按照J(rèn)P04，280814專利所公開的方法制取氧化鋅粉末，在反應(yīng)器中加入濃度為0.2mol/L的ZnSO4100ml，烷基苯磺酸鈉0.1g，反應(yīng)溫度為30℃，加入濃度為0.2mol/L的(NH4)2CO3，產(chǎn)生沉淀，恒溫0.5小時，沉淀物過濾水洗至無SO42-和NH4+，然后在80℃下干燥，將干燥后的沉淀物在馬弗爐中以50℃/分的速率升溫至180℃，恒溫0.5小時，再升溫至500℃，恒溫1小時。所得氧化鋅粉末粒徑為0.3～2μm之間，粒徑分布GSD為1.7，且形狀極不規(guī)則，比表面積為20m2/g，相互之間有一定的團聚現(xiàn)象。
從以上對比例和實施例可以發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明所述的方法制備超細氧化鋅粉末，其粒徑分布、粒徑、團聚度都優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，是一種十分有前途的方法。
權(quán)利要求
1.一種成核生長分步進行的液相制取超細氧化鋅的方法，其特征在于依次按照下述步驟進行(1)在鋅鹽溶液中加入能電離出OH-離子的堿性物質(zhì)，使鋅鹽發(fā)生如下反應(yīng)所說的鋅鹽為硫酸鋅或硝酸鋅中的一種及其混合物；所說的堿性物質(zhì)為NaOH、NH4OH、KOH中的一種及其混合物；(2)加入沉淀劑，使溶液產(chǎn)生沉淀，所說的沉淀劑為草酸銨，碳酸銨或檸檬酸銨中的一種及其混合物；(3)將沉淀物分離出溶液，分成二個溫度段進行熱介。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于鋅鹽溶液的濃度為0.2～1.5mol/L。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于沉淀劑濃度為0.1～2.0mol/L。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)溫度為30～70℃。
5.據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4所述的方法其特征在于第一段熱介溫度為180℃～250℃；第二段熱介溫度為350℃～450℃。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于沉淀物在熱分介前可以先進行水洗和干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種成核生長分步進行的液相制取超細氧化鋅的方法。本方法首先在鋅鹽溶液中形成一個包覆氫氧化鋅膠粒的前驅(qū)體，利用氫氧化鋅膠粒與外層包覆物的不同分解溫度，使氧化鋅的成核與生長分步進行。采用本發(fā)明制取的超細氧化鋅粉末，球型度好，粒徑分布窄，平均粒徑25～100nm，且操作容易，制備的氧化鋅粉末可廣泛用于橡膠，陶瓷，紡織及日用化工行業(yè)。
文檔編號C01G9/02GK1166454SQ9710623
公開日1997年12月3日 申請日期1997年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月20日
發(fā)明者顧達, 胡黎明, 劉小芳, 李春梅 申請人:華東理工大學(xué)