專利名稱：一種偏硼酸鋇納米粉體的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及精細化工領域，尤其是一種偏硼酸鋇納米粉體的制備工藝。
背景技術：
偏硼酸鋇是一種白色功能性顏料，其在涂料中具有防銹、防霉、防污染、抗粉化、防 止變色、阻燃等作用，是一種多功能的無毒防銹顏料，用于底漆、面漆防銹涂料的制造。偏硼 酸鋇還可以用于陶瓷、造紙、橡膠和塑料等工業(yè)。偏硼酸鋇存在高溫相(α -BaB2O4)和低溫相 (β -BaB2O4)兩種多型體。低溫相偏硼酸鋇單晶(β -BaB2O4)是具有綜合優(yōu)良性能的非線性 光學晶體，具有較寬的透光波段(190nm 3500nm)和位相匹配范圍(409. 6nm 3500nm)， 大的非線性光學系數(shù)，高的抗光損傷閾值，較寬的溫度帶及優(yōu)越的光學均勻性，這就為各種 非線性光學應用提供了實際可能性。目前，低溫相偏硼酸鋇單晶(β-BaB2O4)主要應用于 (I)NdiYAG和Nd YLF激光器的2、3、4、5次諧波的產生；(2 )染料激光器的倍頻、三倍頻以 及混頻的發(fā)生；(3)鈦寶石和紫翠玉激光器的2、3、4、5次諧波的產生；(4)可用于多種先進 的激光技術的研發(fā)例如全固態(tài)，寬波段調協(xié)激光，超短脈沖激光，以及DUV激光；(5)光參 量放大(OPA)和光參量振蕩(OPO)等等。目前，按照不同制造者的數(shù)據(jù)來看，偏硼酸鋇商品的粒徑一般波動在0.35 35 μ m，平均粒徑約為8 μ m，有效粒徑僅為3 μ m ；現(xiàn)有偏硼酸鋇具有吸潮、結塊、水溶性大、 在各種樹脂中的相容性和在漆膜中的牢固性差等的缺點，必須使用無定型水合二氧化硅對 其進行改性。目前，現(xiàn)有制備偏硼酸鋇的方法是用鋇鹽(硫化鋇、氫氧化鋇、碳酸鋇、硝酸鋇)和硼 酸鹽(硼酸、硼砂等)混合融化，或用它的水溶液進行沉淀反應而得。主要具體制備方法為
1.硼砂硫化鋇法將重晶石和煤粉的混合物料焙燒，經(jīng)萃取器熱水浸取，得硫化鋇料 液，再與硼砂水溶液和硅酸鈉水溶液各自計量加入反應器中，三種物料加完后，將反應器密 閉，升溫至Iio士5°C，攪拌反應2h后，冷卻至70 80°C，沉淀物經(jīng)離心分離、水洗、干燥、粉 碎后，制得偏硼酸鋇成品。此種工藝缺點工藝流程復雜，對設備要求高，反應條件苛刻，耗 能高，對環(huán)境造成污染。2.中科院福建物質結構研究所的為民以氫氧化鋇、硼酸和過氧化氫為原料，采用 液相合成法制備了偏硼酸鋇粉體(專利申請?zhí)?0135015. 3)。此工藝需要離心分離、減壓干 燥，不適合大規(guī)模生產。3.中科院福建物質結構研究所的周有福等人以無機鹽和硼酸水溶液為原料，以 有機胺為沉淀劑，沉淀過濾、干燥，在650 850°C之間煅燒，得偏硼酸鋇粉體(專利申請?zhí)?200410008739. 3)。此工藝同樣為液相法合成，但是需要加入沉淀劑，需要抽濾、洗滌等過 程，而且不能實現(xiàn)原料全部轉化為產物，易于造成環(huán)境污染。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，采用低溫固態(tài)反應的方法，以氫氧化鋇和硼酸為原料，僅需研磨一步反應制得偏硼酸鋇，無需添加任 何溶劑、表面活性劑和沉淀劑，無需抽濾、減壓干燥、離心分離等操作步驟，直接實現(xiàn)了原料 完全轉化為產物，低能耗、低成本、對環(huán)境無污染，符合綠色化學的要求。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是 一種偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨1 1. 5h ；
B、上步所得產物經(jīng)烘干和/或晾干和/或焙燒，得不同晶態(tài)的低溫相偏硼酸鋇納米粉體。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨Ih ；
B、上步所得產物在空氣氣氛、室溫條件下晾干，得產品Ba[B(0H)4]2。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選技術方案，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨1. 5h ；
B、將上步所得產物放入干燥箱，于空氣氣氛、40 60°C下烘干，得產品Ba[B(0H)4]2。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選技術方案，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎睿缓笤倮^續(xù)研磨Ih ；
B、將上步所得產物放入干燥箱，于空氣氣氛、100°C下烘干，得產品BaB204。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選技術方案，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨1. 5h ；
B、將上步所得產物放入干燥箱，于空氣氣氛、120°C下烘干，得產品BaB204。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選技術方案，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨Ih ；
B、將上步所得產物在空氣氣氛、室溫條件下晾干，所得產品研細并在500 60(TC下焙 燒Ih，得產品BaB2O4。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選技術方案，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨1. 5h ；
B、將上步所得產物在空氣氣氛、IOCTC下烘干，所得產品在500 60(TC下焙燒3h，得產
ρπ BaB2O4。采用上述技術方案所產生的有益效果在于①本發(fā)明采用低溫固態(tài)反應，不需要 溶劑、表面活性劑和沉淀劑等，制備流程簡單，容易操作，對設備要求低，易于實現(xiàn)規(guī)?；?產；②本發(fā)明所使用的原料價廉易得，產率高，生產成本低；③本發(fā)明的原料全部轉化為產 品，無污染，環(huán)境友好；④本發(fā)明所得偏硼酸鋇為分散均勻的納米粉體，參看附圖4，其粒徑范圍在30 90nm，平均粒徑為60nm，分散均勻，呈類球形；⑤本發(fā)明制備出了分散均勻的納 米級偏硼酸鋇粉體，其可用于制備納米生態(tài)防銹顏料和涂料，能夠克服傳統(tǒng)偏硼酸鋇粒度 大和必須使用無定型水合二氧化硅對其進行改性等缺點，有效的提高了其防銹性能。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1是實施例1、2所制備的Ba[B (OH) J2 (即BaB2O4 ·4Η20)粉體的X-射線衍射圖
■i並 曰ο圖2是實施例3、4所制備的BaB2O4粉體的X-射線衍射圖譜。圖3是實施例5、6所制備的BaB2O4粉體的X-射線衍射圖譜。圖4是本發(fā)明所制備的偏硼酸鋇粉體的透射電子顯微鏡照片。
具體實施例方式以下實施例詳細說明了本發(fā)明。制備本發(fā)明所使用的各種原料及各項設備均為 常規(guī)市售產品，均能夠通過市場購買直接獲得；其中，氫氧化鋇和硼酸的分子式分別為 Ba(OH)2 · 8H20 和 H3BO3。實施例1
一種偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨Ih ；
B、上步所得產物在空氣氣氛、室溫條件下晾干，得產品Ba[B(0H)J2，其X-射線衍射圖 譜如圖1所示，將其與JCPDS標準卡片進行對照，顯示其晶型與JCPDS標準卡片48-0941相 吻合。實施例2
一種偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨1. 5h ；
B、將上步所得產物放入干燥箱，于空氣氣氛、40 60°C下烘干，得產品Ba[B(0H)4]2，其 X-射線衍射圖譜如圖1所示，將其與JCPDS標準卡片進行對照，顯示其晶型與JCPDS標準卡 片48-0941相吻合。實施例3
一種偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨Ih ；
B、將上步所得產物放入干燥箱，于空氣氣氛、IOCTC下烘干，得產品BaB2O4，其X-射 線衍射圖譜如圖2所示，將其與JCPDS標準卡片進行對照，顯示其晶型與JCPDS標準卡片 35-0181相吻合。實施例4
一種偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其步驟為A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨1. 5h ；
B、將上步所得產物放入干燥箱，于空氣氣氛、120°C下烘干，得產品BaB2O4，其X-射 線衍射圖譜如圖2所示，將其與JCPDS標準卡片進行對照，顯示其晶型與JCPDS標準卡片 35-0181相吻合。實施例5
一種偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎睿缓笤倮^續(xù)研磨Ih ；
B、將上步所得產物在空氣氣氛、室溫條件下晾干，所得產品研細并在500 60(TC下焙 燒lh，得產品BaB2O4，其X-射線衍射圖譜如圖3所示，將其與JCPDS標準卡片進行對照，其 晶型同時與JCPDS標準卡片38-0722和24-0086相吻合，說明其為兩種晶型的復合物。實施例6
一種偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其步驟為
A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎睿缓笤倮^續(xù)研磨1. 5h ；
B、將上步所得產物在空氣氣氛、IOCTC下烘干，所得產品在500 60(TC下焙燒3h，得產 品BaB2O4，其X-射線衍射圖譜如圖3所示，將其與JCPDS標準卡片進行對照，其晶型同時 與JCPDS標準卡片38-0722和24-0086相吻合，說明其為兩種晶型的復合物。圖4是本發(fā)明所制備的偏硼酸鋇粉體的透射電子顯微鏡照片，可見偏硼酸鋇為分 散均勻的納米粉體，其粒徑范圍在30 90nm，平均粒徑為60nm，分散均勻，基本呈類球形。上述描述僅作為本發(fā)明可實施的技術方案提出，不作為對其技術方案本身的單一 限制條件。
權利要求
一種偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其特征步驟包括A、稱取摩爾比為1∶2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈駹?，再由濕狀變?yōu)檎吵頎睿缓笤倮^續(xù)研磨1～1.5h；B、上步所得產物經(jīng)烘干和/或晾干和/或焙燒，得不同晶態(tài)的低溫相偏硼酸鋇納米粉體。
2.根據(jù)權利要求1所述的偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其特征步驟包括A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨Ih ；B、上步所得產物在空氣氣氛、室溫條件下晾干，得產品Ba[B(0H)4]2。
3.根據(jù)權利要求1所述的偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其特征步驟包括A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨1. 5h ；B、將上步所得產物放入干燥箱，于空氣氣氛、40 60°C下烘干，得產品Ba[B(0H)4]2。
4.根據(jù)權利要求1所述的偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其特征步驟包括A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨Ih ；B、將上步所得產物放入干燥箱，于空氣氣氛、100°C下烘干，得產品BaB204。
5.根據(jù)權利要求1所述的偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其特征步驟包括A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨1. 5h ；B、將上步所得產物放入干燥箱，于空氣氣氛、120°C下烘干，得產品BaB204。
6.根據(jù)權利要求1所述的偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其特征步驟包括A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨Ih ；B、將上步所得產物在空氣氣氛、室溫條件下晾干，所得產品研細并在500 60(TC下焙 燒Ih，得產品BaB2O4。
7.根據(jù)權利要求1所述的偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其特征步驟包括A、稱取摩爾比為1 2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈?狀，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨1. 5h ；B、將上步所得產物在空氣氣氛、IOCTC下烘干，所得產品在500 60(TC下焙燒3h，得產 ρπ BaB2O4O
全文摘要
本發(fā)明公開了一種偏硼酸鋇納米粉體的制備方法，其步驟為A、稱取摩爾比為1∶2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈駹?，再由濕狀變?yōu)檎吵頎?，然后再繼續(xù)研磨1～1.5h；B、上步所得產物經(jīng)烘干和/或晾干和/或焙燒，得不同晶態(tài)的低溫相偏硼酸鋇納米粉體。本發(fā)明采用低溫固態(tài)反應的方法，以氫氧化鋇和硼酸為原料，僅需研磨一步反應制得偏硼酸鋇，無需添加任何溶劑、表面活性劑和沉淀劑，無需抽濾、減壓干燥、離心分離等操作步驟，直接實現(xiàn)了原料完全轉化為產物，低能耗、低成本、對環(huán)境無污染，符合綠色化學的要求。
文檔編號C01B35/12GK101913619SQ20101029507
公開日2010年12月15日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權日2010年9月29日
發(fā)明者丁士文, 蔡巧芬 申請人:河北大學