[发明专利]一种制备纳米二氧化铬的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种制备纳米二氧化铬(CrO₂)的方法，特别是涉及一种氧化法制备纳米二 氧化铬的方法。

背景技术

CrO₂是四价介稳态铬氧化物，相对分子量为83.995。为暗棕色或黑色粉末，不溶于水， 溶于硝酸。其居里温度390-400K，保磁力高；温差电动势非常小，约10μv/K；室温电阻率 0.1-0.9Ω·cm。其饱和磁化强度与r-Fe₂O₃不相上下，但是由于CrO₂的形状很规则，几乎无孔 洞，很容易获得35-50Ka/m的矫顽力。另外，近几年发现CrO₂具有半金属性和几乎100％的 旋转极化，这一特殊性质意味着CrO₂薄膜具有低场通道磁化阻力，可能可以用在旋转极化扫 描通道显微镜上，引起人们对二氧化铬的广泛研究。

CrO₂主要应用在以下几个方面：高级磁记录材料(例如磁带和计算机磁盘)、药物成分 (联邦制药厂，联邦多维他成分)、磁性复合材料以及磁性薄膜等。

由于CrO₂的形状规则，晶形完美，具有比较高的矫顽力，是一种高档的磁记录介质产品， 其目前在磁记录材料的应用是其主要用途。

它广泛应用在高品质磁带中，这种磁带通常称为铬带，特点是：高频响应好，信噪比高， 适合录制动态范围较大的音乐节目(例如交响音乐)。某些用途，如计算机卡盘带、热磁复录 带只能CrO₂磁粉。

CrO₂是联邦多维他泡腾片的成分之一。适用于防治营养不良、病中、病后营养失调、新 陈代谢障碍、肝肾功能不全、甲亢、贫血等病症。

CrO₂可以作为一种主要成份应用于磁性复合材料，CrO₂也可以用作黑色磁性颜料。

目前工业化制备CrO₂的方法是水热法。水热法合成CrO₂的反应物是CrO₃+H₂O或者 CrO₃+Cr₂O₃+H₂O，在50-200MPa的高压下、反应温度在350-400℃时，加入适量Sb、Te、Sb+Te、 Te+Fe、Te+Fe、Sn+Te和Sn+Te+Fe化合物作为改性剂，在搅拌作用下，反应十几个到几十个 小时，得到粒度在1μm以下的工业级CrO₂，但是水热法工艺不能实现Cr⁶⁺完全转化。

基于目前CrO₂水热法工业化路线存在压力高、工艺复杂、反应时间长等缺陷，我们开发 了CrO₂氧化法制备新工艺。

目前商品化CrO₂主要应用于磁记录材料，国内外有多个厂家生产。由于近年来发现了 CrO₂的一些特殊性质：半金属性和几乎100％的旋转极化，这一特殊性质有可能可以用在旋 转极化扫描通道显微镜上；磁光记录复合材料的研究进展以及工业化应用，作为主要成分之 一的CrO₂也必然有比较大的需求；另外，随着纳米CrO₂新性质、新应用的不断发现，我们 开发的纳米CrO₂氧化法制备绿色化工艺也可能会有比较大的市场。

发明内容

本发明的目的是解决目前CrO₂制备中存在的Cr⁶⁺污染问题以及现有工艺的反应温度高、 压力高、反应时间长等反应条件苛刻问题，实现更温和的反应条件。开发的一种制备纳米二 氧化铬的方法，即在氧气气氛下，保持一定的反应温度和一定的反应压力下，反应物被氧化 成纳米CrO₂的方法。

本方法的特点是：原料是氢氧化铬水合物，分子式Cr(OH)₃·xH₂O(x≥0)；氧气气氛，氧气 初始压力(刚加入反应器时的压力)；封闭体系；需要一定的水蒸气压力，反应物中水的质量 与原料氢氧化铬水合物质量的比值水/氢氧化铬水合物(w/w)范围为0.001～5；需要控制反 应温度，一般反应温度大于300℃；反应时间为0.01～360min，一般反应时间小于60mm。