[发明专利]一种低杂质含量纳米硫酸钡的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机非金属功能材料的制备领域，特别涉及一种低杂质含量纳米硫酸钡的制备方法。

背景技术

根据欧盟包装材料指令94/62/EC的要求，在欧盟国家销售的镀锡钢板的镀锡层中含铅量均需在100ppm以下，而只有降低镀液铅含量，才能确保锡层铅在100ppm以下，国外多采用低铅锡粒原料来实现镀液低铅，由于成本问题和市场竞争激烈，该方法在中国国内并不可行。中国国内已有使用钡盐沉淀除铅法的应用研究，原料多采用氯化钡，氯化钡与镀液中硫酸反应生成硫酸钡晶体，在硫酸钡晶体长大的过程中，根据晶格置换-包埋原理，吸附镀液中铅。由于氯化钡有毒，故氯化钡除铅法存在不当之处。

现有技术中，纳米硫酸钡多采用硫酸盐与氯化钡在络合剂，表面活性剂的保护下制备在100nm以下的纳米硫酸钡颗粒。采用现有的纳米硫酸钡做除铅试验时证明，相对于采用氯化钡或者其他钡盐的体系，除铅效果较差，且纳米硫酸钡产品中氯离子等杂质离子较多。究其原因，主要是在制备过程中，络合剂或者表面活性剂进入纳米硫酸钡晶体，形成空间位阻，阻止了在镀液中纳米硫酸钡晶体的长大，从而难以吸附镀液中铅，另外，制备纳米硫酸钡所使用的原料多为氯化物，还有其他盐类，表面活性剂等，由于纳米硫酸钡颗粒细小，沉淀与杂质难以做到分离，杂质过多会带入镀液，对于镀锡钢板的生产不利。

申请号为201310458035.5的中国专利申请公开的一种纳米硫酸钡制备方法，公开了无络合剂，无表面活性剂的纳米硫酸钡制备方法，经试验，该产品用于镀液降铅试验时，可以将电镀液铅含量降低到1.1ppm，能满足所有镀锡板铅含量均在100ppm以下的要求；但是，由于冷轧电镀板生产企业所用得镀液一般不更换，为防止杂质对于冷轧电镀板镀层质量的影响；电镀液的控铅过程对于纳米硫酸钡产品的杂质含量实际要求较高；该专利申请公开的技术方案在合成硫酸钡的过程中使用了硝酸铵，氯化钡等试剂，无法避免在合成的纳米硫酸钡沉淀中仍有这些杂质离子；硝酸根离子导致镀液中亚锡粒子易于氧化，氯离子影响镀锡板耐蚀性，在实验室操作时可采用减少制备数量，扩大洗涤体积，增加洗涤次数的方法降低杂质离子在纳米硫酸钡成品中的存留量，但冷轧电镀板生产企业大批量生产时，杂质的洗涤去除则难以实现，成本亦较高。需要研制使用原料种类少，成品杂质离子含量较少，易于分离的纳米硫酸钡合成技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种低杂质含量纳米硫酸钡的制备方法，主要解决现有技术中纳米硫酸钡成品杂质多、分离提纯困难及纳米硫酸钡的制备过程必须要用表面活性剂和配位剂的技术问题。

申请人经研究发现，采用氢氧化钡和硫酸铵，在铵性介质中，通过控制成核速度和生长速度，合成了纳米硫酸钡，在等当量反应的情况下，反应后剩余产物只有氨水，通过烘干去除氨水，可以做到即使不进行分离，也不存在杂质；在工业化大生产中，可以通过简单操作过程，合成的纳米硫酸钡即可将杂质含量控制在0.1%以下，并具有良好的控铅效果，满足了冷轧电镀板生产企业大批量生产的需要。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种低杂质含量纳米硫酸钡的制备方法，包括以下步骤：

a、配制1～3mol/L的硫酸铵，通过向硫酸铵溶液中滴加氨水调节硫酸铵溶液的pH值为10～11；

b、将硫酸铵溶液加热至60～80℃，以200～1000rpm搅拌速度搅拌硫酸铵溶液，向处于搅拌状态下的硫酸铵溶液中加入0.1～0.8mol/L的氢氧化钡溶液，加入的氢氧化钡与硫酸铵的摩尔比为1:1，加入时间为20～40min，使混合溶液变为白色硫酸钡乳液；

c、用离心机对步骤b中生成的硫酸钡乳液进行分离，分离速度为1000～5000rpm，时间为2～4min，分离后将溶液弃去，将底层的沉淀物加水混合，按前述的参数再次对硫酸钡乳液进行离心分离，弃去上层清液，用无水乙醇替代水与沉淀物混合，按前述的参数对硫酸钡乳液进行一次分离后，弃去乙醇；

d、将分离后的硫酸钡在140～160℃温度下烘干10～15min，通过研磨机将烘干后的硫酸钡研磨成粉状保存，得到纳米硫酸钡成品。

本发明方法制备的纳米硫酸钡是均匀球状颗粒，平均粒径为100～300nm。制备方法的稳定性好，产品品位高且分散性高，非硫酸钡杂质少。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：

1.本发明制备纳米硫酸钡过程中无需加入分散剂或大量其他助剂，合成后无需复杂的洗涤程序。操作简单，成本低，易于实现工业化生产。