[发明专利]具有高吸水速率的氧化钙、氧化锶和氧化钡的制备工艺及制得的氧化物

说明书

本发明涉及具有高吸水速率值的氧化钙、氧化锶、和氧化钡及其制备工艺。

吸水材料主要分为两类：物理吸水剂和化学吸水剂。

物理吸水剂一般是具有很高的气孔率和比表面积(单位重量的表面)的材料，它通过强度相对较弱的吸引力与水分子相互作用而吸收水汽：一般地物理吸附是可逆的，并且即使在不高的温度下加热也失去水分。例如沸石和γ-氧化铝就属于这类材料。

相反，化学吸水剂通过与水分子的反应来固定水汽：因而这样所形成的化学键强度比物理吸附情况下强得多，并且只有在高温下(一般高于500℃)才失去水分。结果在要求水吸附不可逆的所有应用中最好使用化学吸水剂。这类材料的例子有氯化钙CaCl₂、高氯酸镁Mg(ClO₄)₂、氧化钙CaO和氧化钡BaO。在化学吸水剂中，由于与其它材料相比氧化物更易于得到并且价格更便宜，故使用氧化物是非常实际的。过去这些氧化物一直单独使用或与其它吸附各种气体的材料合并使用，以便在保温领域所使用的隔热套中产生和保持真空。例如美国专利US4444821，US5091233或US5408832中描述了这种类型的应用，最后一个专利是本申请人的。这种应用要求吸水材料的一个特性是它们的水平衡压值—即他们存在下环境所剩余的水蒸汽压值—相对较低。该平衡压随隔热套类型不同而改变，但优选地在室温下应低于1Pa。

满足这个条件的材料是钙、锶、钡的氧化物。一般来说很重要并且尤其用于保温隔热套的吸水材料的另一个要求特性是水蒸气的吸附速率。事实上，如果水的吸附动力学太低，则造成到达平衡压或者足以低的并适于可预见的应用的水蒸汽压所需要的时间太长，结果该材料不适于该实际应用。商业中可买到的氧化钙、氧化锶和氧化钡就遇到了这个问题。

本发明的目的是提供吸水速率值比商业氧化物的值高的氧化钙、氧化锶和氧化钡的制备工艺。

根据本发明，为实现该目的的氧化钙、氧化锶和氧化钡的制备工艺包括在真空或惰性气体气氛中，在400℃和900℃之间的温度下对相应氢氧化物遵循下列反应进行处理1到15小时的时间：

    (I)

    (II)

    (III)

在下文中，这三种金属任一种的氢氧化物或氧化物一般地分别用M(OH)₂和MO表示。另外，在说明书和权利要求书中将使用氢氧化物的简式M(OH)₂，但也能用水合氢氧化物，例如一水氢氧化钡Ba(OH)₂·H₂O，代替它们。

下面参阅附图描述本发明，其中：

图1是根据本发明的CaO的两个样品与商业CaO的三个样品的吸水特性比较图。

图2是根据本发明的BaO的一个样品与商业BaO的一个样品的吸水特性比较图。

图3是根据本发明的CaO的一个样品装在具有多孔表面部分的膜盒中的吸水变化。

图4是装有根据本发明的氧化物的膜盒的一个例子。

利用相应的商业氧化物通过它与水的反应可适宜地制备氢氧化物M(OH)₂，这样制备的氢氧化物M(OH)₂可通过在空气中于约70到300℃之间的温度下进行干燥处理而去除多余的水。在商业中也能得到这些这样的氢氧化物。

可在真空中热处理氢氧化物M(OH)₂而把它转化为相应的氧化物，但优选地是在流动惰性气体例如氩气或氮气中进行。事实上，通过反应生成的氧化物是极其细的粉末，它们有可能通过为使系统保持真空而使用的泵流失。