一種鉬酸鋅微粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鉬酸鋅微粉的制備方法，包括以下步驟：一、按照一定摩爾比將三氧化鉬粉末加入堿液中混合配制成鉬酸鹽溶液；二、將芐基鹵化銨加入鉬酸鹽溶液中攪拌均勻，得到混合液；三、配制有機鋅溶液，然后將有機鋅溶液滴加至混合液中，于高壓反應釜中反應，得到固液混合物；四、依次進行過濾、洗滌和干燥處理，得到鉬酸鋅微粉。本發(fā)明采用有機鋅為原料制備鉬酸鋅，充分利用有機鋅本身所帶的有機基團，不但能夠促進反應進行，縮短反應時間，而且能夠顯著降低反應產(chǎn)物的團聚現(xiàn)象。本發(fā)明工藝流程簡單易行，產(chǎn)物產(chǎn)率高，生產(chǎn)成本低廉；整個工藝過程中無廢水、廢氣和廢渣，環(huán)境友好，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種鉬酸鋅微粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機材料粉末制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鑰酸鋅微粉的制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]鑰酸鋅是一種重要的鑰酸鹽，因其具有優(yōu)越的光學性能和特殊的晶體結(jié)構(gòu)，廣泛用于涂料、建筑、道路橋梁、車輛船舶、航空航天、化工、醫(yī)藥、電子發(fā)光材料等領(lǐng)域。
[0003]以鑰酸鋅或堿式鑰酸鋅為主要成分的防銹顏料是一種白色無毒顏料，被稱為新一代無公害防銹顏料。紐約上市公司的Sherwin-Williams Company是全球最大的專業(yè)涂料公司之一，在涂料生產(chǎn)和銷售領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位，該公司研發(fā)的多種含鑰酸鋅的白色涂料，多年名列美國涂料銷售排行榜榜首，但制備鑰酸鋅的技術(shù)一直對外封鎖。
[0004]鑰酸鋅具有低的膨脹系數(shù)，優(yōu)良的阻燃性、鉆加工性能和熱電阻，2013年三菱氣體株式會社將含鑰酸鋅的鑰復合粉用于電器絕緣材料以及印刷線路板上的半固化片、層壓板和金屬箔層壓板。
[0005]在金屬離子抗菌材料中，國內(nèi)外研究和應用最多的金屬離子是銀、鋅和銅。由于銅離子有較深的顏色，銀離子價格昂貴且存在變色問題，而鑰酸鋅粉體具有良好抗菌性和高溫穩(wěn)定性且成本低，故受到了更多的關(guān)注。 [0006]另外，鑰酸鋅等鑰化合物公認是最好的消煙阻燃劑。采用硼酸鋅、二茂鐵、氫氧化鋁、硅化物等與少量鑰化合物復配是解決消煙問題的現(xiàn)實途徑。
[0007]目前，國內(nèi)外對鑰酸鋅的合成方法有熔鹽法、水熱合成法、高溫高壓反應法、固相反應法和化學沉淀法等。
[0008]廣西大學的俞于懷(中國專利CN101367553)將氧化鑰與鑰酸銨反應制取鑰酸鋅或堿式鑰酸鋅，其中Zn/Mo摩爾比< I時，制得鑰酸鋅；Zn/Mo摩爾比> I時，制得堿式鑰酸鋅。
[0009]渤海大學(中國專利CN201210173766.0)研究了片狀鑰酸鋅微晶的制備。以金屬鋅和可溶性鑰酸鹽(鑰酸鈉或鑰酸鉀)及氧化促進劑的混合溶液為原料，在10~30°C反應I~5天，制得片狀鑰酸鋅微晶，其氧化促進劑為氨水、甲酰胺或尿素。
[0010]賈潤萍等(中國專利CN101428857A)在高壓條件下以鋅源、鑰源為原料，并加入不同形貌控制劑，合成板條、針狀、顆粒等形貌的鑰酸鋅納米材料。
[0011]牟理士(日本專利JP200582668)介紹了一種用鑰粉合成鑰酸鋅的方法。該法將鑰粉與鋅粉按1:9~9:1 (質(zhì)量分數(shù))置入加熱爐中，在600°C左右溫度下合成鑰酸鋅。
[0012]張文樸(張文樸.中國鑰業(yè).1997，21(2/3):117-123.)介紹氧化鑰與碳酸鈣、氧化鋅混合后高溫反應的方法。該法需要在550°C煅燒8h，且引入鈣鹽，得到的物質(zhì)并非單一的鑰酸鋅成品。
[0013]河北聯(lián)合大學王黔平(中國專利CN101891252A)采用熔鹽法制備鑰酸鋅抗菌粉體。他以鑰酸鈉、硝酸鋅為原料，以硝酸鈉為鹽料，于研缽中加入乙醇研磨至均勻，再于90°C干燥2h，后于320~360°C熔融煅燒3~7h，經(jīng)洗滌獲得超細鑰酸鋅粉體。[0014]孫嫵(中國專利CN102267723A)以結(jié)構(gòu)導向劑輔助微波輻射法合成鑰酸鋅納米片，采用的結(jié)構(gòu)導向劑為乙二胺四乙酸或十二烷基苯磺酸鈉。
[0015]然而，上述的制備方法中存在著不少問題，如工藝復雜、對設備要求高、大規(guī)模生產(chǎn)困難、產(chǎn)物不純等。另外，我國是鑰資源最豐富的國家，所以發(fā)展白色鑰酸鹽顏料以替代有毒的防銹顏料具有十分優(yōu)越的條件。因此，開發(fā)一種操作簡單易行、成本低廉、綠色環(huán)保，并能大規(guī)模生產(chǎn)鑰酸鋅微粉的方法，具有重要的社會意義和商業(yè)價值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0016]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝流程簡單、成本低廉、綠色環(huán)保，便于實現(xiàn)工業(yè)化的鑰酸鋅微粉制備方法。該方法采用有機鋅為原料制備鑰酸鋅，充分利用有機鋅本身所帶的有機基團，不但能夠促進反應進行，縮短反應時間，而且能夠顯著降低反應產(chǎn)物的團聚現(xiàn)象。該方法工藝流程簡單易行，產(chǎn)物產(chǎn)率高，生產(chǎn)成本低廉；整個工藝過程中無廢水、廢氣和廢渣，環(huán)境友好，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0017]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種鑰酸鋅微粉的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0018]步驟一、按照Mo: Off = I: 2的摩爾比例將三氧化鑰粉末加入堿液中攪拌至三氧化鑰粉末完全溶解，得到鑰酸鹽溶液；所述堿液的濃度為0.8mol/L~1.2mol/L ；
[0019]步驟二、將芐基鹵化銨加入步驟一中所述鑰酸鹽溶液中攪拌均勻，得到混合液；所述芐基鹵化銨的加入量為每升鑰酸鹽溶液中加入0.5g~2g芐基鹵化銨； [0020]步驟三、將 水溶性有機鋅和去離子水配制成濃度為90g/L~120g/L的有機鋅溶液，然后按照Zn: Mo = I: (2~3)的摩爾比例將有機鋅溶液滴加至步驟二中所述混合液中，之后將加有有機鋅溶液的混合液置于高壓反應爸中，在溫度為70°C~80°C,壓力為2kPa~IOkPa的條件下反應0.5h~lh，得到固液混合物；
[0021]步驟四、將步驟三中所述固液混合物依次進行過濾、洗滌和干燥處理，得到平均粒徑為3 μ m~10 μ m的鑰酸鋅微粉。
[0022]上述的一種鑰酸鋅微粉的制備方法，其特征在于，步驟一中所述堿液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氨水溶液。
[0023]上述的一種鑰酸鋅微粉的制備方法，其特征在于，步驟二中所述芐基鹵化銨為十二烷基二甲基芐基溴化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨或十八烷基二甲基芐基溴化銨。
[0024]上述的一種鑰酸鋅微粉的制備方法，其特征在于，步驟三中所述水溶性有機鋅為醋酸鋅或水楊酸鋅。
[0025]上述的一種鑰酸鋅微粉的制備方法，其特征在于，步驟三中所述滴加的速率為200mL/min ~300mL/mino
[0026]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0027]1、本發(fā)明的反應過程為:Mo03+20H — MoO42+H2O, Ζπ2++Μο042 — ZnMoO4 ;本發(fā)明米用有機鋅為原料制備鑰酸鋅，充分利用有機鋅本身所帶的有機基團，不但可促進反應進行，縮短反應時間，而且能夠顯著降低反應產(chǎn)物的團聚現(xiàn)象；
[0028]2、本發(fā)明采用設備為高壓反應釜，設備成本低廉，通過調(diào)節(jié)壓力、溫度等工藝條件能夠很好控制反應物形貌，所制備的鑰酸鋅微粉產(chǎn)率高，粒度均勻，粒度主要集中在3μηι~ΙΟμπι范圍內(nèi)；
[0029]3、本發(fā)明工藝流程簡單易行，產(chǎn)物產(chǎn)率高，生產(chǎn)成本低廉；
[0030]4、本發(fā)明在整個工藝過程中無廢水、廢氣和廢渣，環(huán)境友好，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0031]下面通過附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明實施例1制備的鑰酸鋅微粉的X射線衍射圖。
[0033]圖2為本發(fā)明實施例1制備的鑰酸鋅微粉的粒度分布圖。
【具體實施方式】
[0034]實施例1
[0035]本實施例鑰酸鋅微粉的制備方法包括以下步驟:
[0036]步驟一、將32g氫氧化鈉與1000mL去離子水混合配制成濃度為0.8mol/L的氫氧化鈉溶液，然后按照Mo: or = I: 2的摩爾比例，將57.6g三氧化鑰粉末加入氫氧化鈉溶液中攪拌至三氧化鑰粉末完全溶解，得到鑰酸鹽溶液；
[0037]步驟二、將0.Sg芐基鹵化銨加入步驟一中所述鑰酸鹽溶液中攪拌均勻，得到混合液；所述芐基鹵化銨為十六烷基二甲基芐基氯化銨；
[0038]步驟三、在70°C水浴條件下，將35g醋酸鋅與350mL去離子水中混合配制成濃度為100g/L的醋酸鋅溶液，然后按照Zn: Mo = 1: 2.5的摩爾比例，將有機鋅溶液完全滴加至步驟二中所述混合液中，滴加速率為200mL/min,之后將加有有機鋅溶液的混合液置于高壓反應釜中，在溫度為75°C，壓力為2kPa的條件下反應0.5h，得到固液混合物；
[0039]步驟四、將步驟三中所述固液混合物依次進行過濾、洗滌和干燥處理，得外觀為白色的鑰酸鋅微粉。產(chǎn)物產(chǎn)率為95.4%。
[0040]圖1為本實施例制備的鑰酸鋅微粉的X射線衍射圖。由圖1可知，本實施例所得產(chǎn)物確為鑰酸鋅。圖2為采用激光粒度分析儀測得的本實施例制備的鑰酸鋅微粉的粒度分布圖。由圖2可知，本實施例制備的鑰酸鋅的粒度分布較為均勻，粒度主要集中在3μπι~10 μ m范圍內(nèi)ο
[0041]實施例2
[0042]本實施例鑰酸鋅微粉的制備方法包括以下步驟:
[0043]步驟一、將16g氫氧化鈉與400mL去離子水混合配制成濃度為1.0moI/L的氫氧化鈉溶液，然后按照Mo: or = I: 2的摩爾比例，將28.8g三氧化鑰粉末加入氫氧化鈉溶液中攪拌至三氧化鑰粉末完全溶解，得到鑰酸鹽溶液；
[0044]步驟二、將0.Sg芐基鹵化銨加入步驟一中所述鑰酸鹽溶液中攪拌均勻，得到混合液；所述芐基鹵化銨為十二烷基二甲基芐基溴化銨；
[0045]步驟三、在70°C水浴條件下，將34g水楊酸鋅與340mL去離子水中混合配制成濃度為100g/L的水楊酸鋅溶液，然后按照Zn: Mo = I: 2的摩爾比例，將有機鋅溶液完全滴加至步驟二中所述混合液中，滴加速率為300mL/min,之后將加有有機鋅溶液的混合液置于高壓反應釜中，在溫度為70°C，壓力為6kPa的條件下反應0.75h，得到固液混合物；[0046]步驟四、將步驟三中所述固液混合物依次進行過濾、洗滌和干燥處理，外觀為白色的鑰酸鋅微粉。產(chǎn)物產(chǎn)率為98.7%。
[0047]通過對本實施例所得產(chǎn)物進行X射線衍射分析可知，本實施例所得產(chǎn)物確為鑰酸鋅。通過對本實施例制備的鑰酸鋅微粉進行激光粒度分布分析可知，本實施例制備的鑰酸鋅的粒度分布較為均勻，粒度主要集中在3μπ?~10 μ m范圍內(nèi)。
[0048]實施例3
[0049]本實施例鑰酸鋅微粉的制備方法包括以下步驟:[0050]步驟一、將56g氫氧化鉀與1000mL去離子水混合配制成濃度為1.0moI/L的氫氧化鉀溶液，然后按照Mo: or = I: 2的摩爾比例，將72g三氧化鑰粉末加入氫氧化鉀溶液中攪拌至三氧化鑰粉末完全溶解，得到鑰酸鹽溶液；
[0051]步驟二、將0.5g芐基鹵化銨加入步驟一中所述鑰酸鹽溶液中攪拌均勻，得到混合液；所述芐基鹵化銨為十六烷基二甲基芐基氯化銨；
[0052]步驟三、在70°C水浴條件下，將68g水楊酸鋅與755mL去離子水中混合配制成濃度為90g/L的水楊酸鋅溶液，然后按照Zn: Mo = I: 2.5的摩爾比例，將有機鋅溶液完全滴加至步驟二中所述混合液中，滴加速率為250mL/min,之后將加有有機鋅溶液的混合液置于高壓反應釜中，在溫度為80°C，壓力為IOkPa的條件下反應lh，得到固液混合物；
[0053]步驟四、將步驟三中所述固液混合物依次進行過濾、洗滌和干燥處理，外觀為白色的鑰酸鋅微粉。產(chǎn)物產(chǎn)率為98.1%。
[0054]通過對本實施例所得產(chǎn)物進行X射線衍射分析可知，本實施例所得產(chǎn)物確為鑰酸鋅。通過對本實施例制備的鑰酸鋅微粉進行激光粒度分布分析可知，本實施例制備的鑰酸鋅的粒度分布較為均勻，粒度主要集中在3μπ?~10 μ m范圍內(nèi)。
[0055]實施例4
[0056]本實施例鑰酸鋅微粉的制備方法包括以下步驟:
[0057]步驟一、將168g質(zhì)量百分比濃度為25%的氨水與1000mL去離子水混合配制成濃度為1.2mol/L的氨水溶液，然后按照Mo: 0H—= 1: 2的摩爾比例，將86.4g三氧化鑰粉末加入氫氧化鉀溶液中攪拌至三氧化鑰粉末完全溶解，得到鑰酸鹽溶液；
[0058]步驟二、將1.5g芐基鹵化銨加入步驟一中所述鑰酸鹽溶液中攪拌均勻，得到混合液；所述芐基鹵化銨為十八烷基二甲基芐基溴化銨；
[0059]步驟三、在70°C水浴條件下，將44g醋酸鋅與367mL去離子水中混合配制成濃度為120g/L的醋酸鋅溶液，然后按照Zn: Mo = I: 3的摩爾比例，將有機鋅溶液完全滴加至步驟二中所述混合液中，滴加速率為300mL/min,之后將加有有機鋅溶液的混合液置于高壓反應釜中，在溫度為80°C，壓力為6kPa的條件下反應lh，得到固液混合物；
[0060]步驟四、將步驟三中所述固液混合物依次進行過濾、洗滌和干燥處理，得外觀為白色的鑰酸鋅微粉。產(chǎn)物產(chǎn)率為96.8%。
[0061]通過對本實施例所得產(chǎn)物進行X射線衍射分析可知，本實施例所得產(chǎn)物確為鑰酸鋅。通過對本實施例制備的鑰酸鋅微粉進行激光粒度分布分析可知，本實施例制備的鑰酸鋅的粒度分布較為均勻，粒度主要集中在3μπ?~10 μ m范圍內(nèi)。
[0062]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制。凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi) 。
【權(quán)利要求】
1.一種鑰酸鋅微粉的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、按照Mo: OH- = I: 2的摩爾比例將三氧化鑰粉末加入堿液中攪拌至三氧化鑰粉末完全溶解，得到鑰酸鹽溶液；所述堿液的濃度為0.8mol/L~1.2mol/L ； 步驟二、將芐基鹵化銨加入步驟一中所述鑰酸鹽溶液中攪拌均勻，得到混合液；所述芐基鹵化銨的加入量為每升鑰酸鹽溶液中加入0.5g~2g芐基鹵化銨； 步驟三、將水溶性有機鋅和去離子水配制成濃度為90g/L~120g/L的有機鋅溶液，然后按照Zn: Mo = I: (2~3)的摩爾比例將有機鋅溶液滴加至步驟二中所述混合液中，之后將加有有機鋅溶液的混合液置于高壓反應釜中，在溫度為70°C~80°C，壓力為2kPa~IOkPa的條件下反應0.5h~lh，得到固液混合物； 步驟四、將步驟三中所述固液混合物依次進行過濾、洗滌和干燥處理，得到平均粒徑為3 μ m~10 μ m的鑰酸鋅微粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑰酸鋅微粉的制備方法，其特征在于，步驟一中所述堿液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氨水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑰酸鋅微粉的制備方法，其特征在于，步驟二中所述芐基鹵化銨為十二烷基二甲基芐基溴化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨或十八烷基二甲基芐基溴化銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑰酸鋅微粉的制備方法，其特征在于，步驟三中所述水溶性有機鋅為醋酸鋅或水楊酸鋅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑰酸鋅微粉的制備方法，其特征在于，步驟三中所述滴加的速率為 200mL/min ~300mL/min。
【文檔編號】C01G39/00GK103950981SQ201410213530
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】劉燕, 李延超, 李來平, 蔣麗娟, 曹亮, 張新, 楊健, 林小輝 申請人:西北有色金屬研究院