專利名稱：一種碳酸鋇的制備方法及其制得的產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳酸鋇的制備方法及其制得的碳酸鋇產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
高純碳酸鋇主要用于電子敏感陶瓷主晶相材料如鈦酸鹽、鋯酸鹽、錫酸鹽等的固相合成制備。近年來，隨著信息通訊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，疊層電容、電容電感雙功能元件等電子元器件行業(yè)以及鈦酸鋇超級(jí)電容器行業(yè)對(duì)高純碳酸鋇的比表面積提出了更高的要求。與此同時(shí)，對(duì)影響燒結(jié)溫度的鍶雜質(zhì)含量也受到了更為嚴(yán)格的關(guān)注。大比表面積碳酸鋇的合成一般采用液相法進(jìn)行，常加入晶粒生長抑制劑，或在旋轉(zhuǎn)填充床中進(jìn)行反應(yīng)，或在醇鹽體系中進(jìn)行反應(yīng)，凡此上述幾種反應(yīng)均存在重復(fù)性差，雜質(zhì)引入影響大，洗滌難度大等問題。氫氧化鍶、氫氧化鋇是制備大比表面積碳酸鍶、碳酸鋇的主要材料，制備10m2/g以上的SrCO3是很容易的，由于Sr2+的作用，相應(yīng)的含鍶較高的Ba(OH)2 8H20制備大比表面積BaCO3較容易，然而制備低鍶大比表面積高純碳酸鋇的方法則未有研究。為此，尋找到不引入雜質(zhì)，重復(fù)性較好，工藝可控性較強(qiáng)的大比表面積高純碳酸鋇的制備方法具有現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了得到低鍶大比表面積高純碳酸鋇，發(fā)明人想到僅在純水體系中進(jìn)行二氧化碳和氫氧化鋇的反應(yīng)。發(fā)明人設(shè)計(jì)了下述試驗(yàn)研究不同鍶含量的氫氧化鋇原料對(duì)于大比表面積高純碳酸鋇產(chǎn)品的影響在4000ml 25°C去離子水中加入不同鍶含量的Ba (OH) 2 *8H20 450g，攪拌5分鐘后用300ml/分鐘CO2氣體合成至pH6. 5 7. 0，固液分離，60°C X24小時(shí)真空烘干后獲得樣
P I # o#
卩口丄、Z O
Sr ppm2720TTl
BET m2/g 5A2L87
H20%oTT7008通過上述試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，低鍶高純與大比表面積實(shí)際上是一對(duì)矛盾。結(jié)合研究其反應(yīng)原理，要制備大比表面積碳酸鋇，就要利用鍶斜方晶體系的生長性能，也即降低成核速度，維持定向生長，最終得到針狀結(jié)晶才能獲得大比表面積。通過研究發(fā)現(xiàn)，由于Sr(OH)2 8H20的溶解度比Ba(OH)2 8H20低很多，過飽和度小，有利于晶體的生長，制備10m2/g以上的SrCO3是很容易的，由于Sr2+的作用，相應(yīng)的含鍶較高的Ba(OH)2 8H20制備大比表面積BaCO3較容易，但鍶又影響陶瓷材料的燒結(jié)溫度，從而影響其性能。因此，對(duì)大比表面積的碳酸鋇的制備來說，鍶是不可或缺的，然而因?yàn)楫a(chǎn)品性質(zhì)需要?jiǎng)t要盡量控制碳酸鋇的鍶含量。發(fā)明人創(chuàng)新地想到通過控制氫氧化鋇和二氧化碳的反應(yīng)溫度，來替代鍶含量對(duì)比表面積的影響，得到較佳效果。本發(fā)明利用純水體系二氧化碳控溫合成達(dá)到了低鍶大比表面積高純碳酸鋇的制備。本發(fā)明涉及的主要化學(xué)反應(yīng)Ba (OH) 2/H20+C02 丨—BaCO3本發(fā)明涉及一種一種碳酸鋇的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(I)溶解氫氧化鋇在冰水浴中加入八水合氫氧化鋇晶體混合，控制溫度為0 5°C，其中溫度優(yōu)選4 5。。；(2)氫氧化鋇與二氧化碳反應(yīng)在步驟(I)所得混合物中通入二氧化碳反應(yīng)，直至反應(yīng)溶液pH6. 0 7. 0，其中優(yōu)選 pH6. 5 7. 0 ;(3)產(chǎn)物的處理將步驟(2)所得固液混合物進(jìn)行固液分離，固體烘干，獲得碳酸鋇產(chǎn)品。優(yōu)選地，所述步驟(I)的八水合氫氧化鋇的純度大于98%%，鍶含量小于lOppm。優(yōu)選地，所述步驟(I)的八水合氫氧化鋇與水的混合比例為80 250g/lL水。優(yōu)選地，所述步驟(2)的CO2氣體流速在250 300ml/分鐘范圍，優(yōu)選270 300ml/ 分鐘。優(yōu)選地，所述步驟(2)的反應(yīng)使用鼓泡吸收裝置進(jìn)行反應(yīng)。優(yōu)選地，所述步驟(I)還包括對(duì)混合物攪拌3-10分鐘的操作，優(yōu)選5分鐘。優(yōu)選地，所述步驟(3)的烘干操作在60 105°C進(jìn)行12 24小時(shí)。本發(fā)明還涉及前述方法制得的碳酸鋇產(chǎn)品。優(yōu)選地，該碳酸鋇產(chǎn)品的比表面積>10m2/g，鍶含量低于20. Oppm，碳酸鋇純度不低于 99. 50%o由此，本發(fā)明的制備方法解決了現(xiàn)有制備方法中低鍶高純和大比表面積不能共存的問題，同時(shí)不引入新的雜質(zhì)，使得碳酸鋇產(chǎn)品不再影響燒結(jié)溫度，從而提高了陶瓷材料的性能。


圖I為本發(fā)明的主要的制備工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下述的實(shí)例詳細(xì)敘述如下，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)局限于此。
重要的原料或裝置的說明八水合氫氧化鋇一般的工業(yè)級(jí)氫氧化鋇均可，只是當(dāng)需要得到低鍶高比表面積的碳酸鋇時(shí)，要求其鍶含量小于lOppm，純度大于98%。本發(fā)明的大比表面積高純碳酸鋇產(chǎn)品制備方法，結(jié)合流程圖1，工藝過程具體說明如下(I)溶解氫氧化鋇在冰水浴中加入八水合氫氧化鋇晶體混合，冰水浴的溫度控制為0 5°C，其作用在于降低八水氫氧化鋇的溶解度，降低體系[Ba2+]從而降低成核速度，在此同時(shí)也降低二氧化碳?xì)怏w的擴(kuò)散速度，雙重結(jié)果造成體系過飽和下降，便于碳酸鋇細(xì)針狀晶體的生長，提高BET值。然而當(dāng)溫度值低于4°C時(shí)，水的密度、粉度增加較為明顯，反應(yīng)速度下降，氣體利用效率降低，同時(shí)BET值也有下降的趨勢(shì)，因此冰水浴的溫度優(yōu)選4 5°C。優(yōu)選地，為了避免八水合氫氧化鋇晶體的鍶含量影響到最終得到的碳酸鋇產(chǎn)品的銀含量，高純八水合氫氧化鋇晶體優(yōu)選銀含量低于IOppm,純度高于98%的。優(yōu)選地，為了使八水合氫氧化鋇與水均勻混合，以加速后面步驟與二氧化碳的反應(yīng)效率，在混合之后，將混合物攪拌3-10分鐘的操作，優(yōu)選5分鐘。 在水中加入的八水合氫氧化鋇量少，帶入的雜質(zhì)變少，得到的碳酸鋇產(chǎn)品相對(duì)雜質(zhì)較少，純度較高，然而量太小，會(huì)造成碳酸鋇晶體生長不足，產(chǎn)品BET值太低；在水中加入的八水合氫氧化鋇的量較大，帶入雜質(zhì)多，得到的碳酸鋇產(chǎn)品純度較低，產(chǎn)品BET值較高，然而量如果太大，生產(chǎn)上會(huì)出現(xiàn)太稠攪不動(dòng)的情況，因此優(yōu)選按照一定比例與水混合，實(shí)際生產(chǎn)中每升水中可投八水氫氧化鋇80 250g。(2)八水合氫氧化鋇與二氧化碳反應(yīng)在步驟(I)所得混合物中通入CO2,直至反應(yīng)溶液pH6. 0 7. 0，優(yōu)選pH6. 5 7. 0 ;控制pH的作用是保證反應(yīng)的程度適中，從而控制產(chǎn)物的比表面積，當(dāng)pH大于7. 0時(shí)，尚有氫氧化鋇沒有反應(yīng)，會(huì)影響材料純度和產(chǎn)品PH值，如果反應(yīng)結(jié)束再長時(shí)間通入二氧化碳?xì)怏w，一方面會(huì)浪費(fèi)，另一方面會(huì)造成碳酸鋇陳化，針狀細(xì)晶會(huì)溶解生長，BET會(huì)下降。因此需要控制6.0 7.0，優(yōu)選pH6. 5 7. O。優(yōu)選地，為了提高反應(yīng)效率，采用鼓泡吸收裝置通入CO2與八水合氫氧化鋇進(jìn)行反應(yīng)。優(yōu)選地，所述鼓泡吸收裝置的CO2氣體流速在250 300ml/分鐘范圍，優(yōu)選270 300ml/ 分鐘。
(3)產(chǎn)物的處理將步驟(2)所得固液混合物進(jìn)行固液分離，固體烘干，獲得大比表面積高純碳酸鋇
女口
廣叩o烘干操作可在60 105°C進(jìn)行12 24小時(shí)，烘干溫度降低有利于比表面積的增力口，當(dāng)烘干溫度低時(shí)，相應(yīng)的烘干時(shí)間可增長，例如在105°C烘干需要12小時(shí)，則60°C進(jìn)行烘干的話則需要24小時(shí)。有上述方法制得的碳酸鋇產(chǎn)品，其比表面積>10m2/g，鍶含量低于20. Oppm,碳酸鋇純度不低于99. 50%。以下實(shí)施例所用設(shè)備和原料均為本領(lǐng)域常規(guī)的設(shè)備和試劑，均市售可得。
實(shí)施例I :在5000ml燒杯中放入4000ml去離子水，攪拌下冰水浴冷卻，控制溫度在4 °C，加入待反應(yīng)的高純Ba(OH)2 8H20晶體(純度大于98%，鍶含量小于IOppm) 321. 4g，攪拌5分鐘后，插入CO2氣體鼓泡吸收反應(yīng)，控制CO2氣體流速在250ml/分鐘，直至反應(yīng)溶液pH6. 5，固液分離，濾液棄，固體在真空烘箱內(nèi)60°C X24小時(shí)烘干獲得低鍶大比表面積高純碳酸鋇樣
實(shí)施例2 在5000ml燒杯中放入4000ml去離子水，攪拌下冰水浴冷卻，控制溫度在5 °C，加入待反應(yīng)的高純Ba(OH)2 8H20晶體(純度大于98%，鍶含量小于IOppm) 385. 7g，攪拌5分鐘后，插入CO2氣體鼓泡吸收反應(yīng)，控制CO2氣體流速在270ml/分鐘，直至反應(yīng)溶液pH6. 5，固液分離，濾液棄，固體在真空烘箱內(nèi)60°C X24小時(shí)烘干獲得低鍶大比表面積高純碳酸鋇樣
品4#。實(shí)施例3 在5000ml燒杯中放入4000ml去離子水，攪拌下冰水浴冷卻，控制溫度在4 °C，加入待反應(yīng)的高純Ba(OH)2 8H20晶體(純度大于98%，鍶含量小于lOppm) 450g，攪拌5分鐘后，插入CO2氣體鼓泡吸收反應(yīng)，控制CO2氣體流速在270ml/分鐘范圍，直至反應(yīng)溶液pH7. 0，固液分離，濾液棄，固體在真空烘箱內(nèi)60°C X24小時(shí)烘干獲得低鍶大比表面積高純碳酸鋇樣品5#。實(shí)施例4 在5000ml燒杯中放入4000ml去離子水，攪拌下冰水浴冷卻，控制溫度在4 °C，加入待反應(yīng)的高純Ba (OH) 2 *8H20晶體(純度大于98%，鍶含量小于10ppm)578. 6g，攪拌5分鐘后，插入CO2氣體鼓泡吸收反應(yīng)，控制CO2氣體流速在300ml/分鐘范圍，直至反應(yīng)溶液pH7. 0，固液分離，濾液棄，固體在真空烘箱內(nèi)60°C X24小時(shí)烘干獲得低鍶大比表面積高純碳酸鋇樣品6#。實(shí)施例5 在5000ml燒杯中放入4000ml去離子水，攪拌下冰水浴冷卻，控制溫度在(TC，加入待反應(yīng)的高純Ba(OH)2 8H20晶體(純度大于98%，鍶含量小于lOppm) 1000. 0g，攪拌3分鐘后，插入CO2氣體鼓泡吸收反應(yīng)，控制CO2氣體流速在250ml/分鐘，直至反應(yīng)溶液pH6. 0，固液分離，濾液棄，固體在真空烘箱內(nèi)105°C X 12小時(shí)烘干獲得低鍶大比表面積高純碳酸鋇樣品7#。效果評(píng)價(jià)實(shí)施例所得樣品的測(cè)定結(jié)果見下表所示。
序號(hào)項(xiàng)目r^*r^*P6*
~I BaC03% (干基)99. 7599. 7199. 6099. 5899. 50
~2 K ppm<10.0<10.0<10.0<10.0<10.0
權(quán)利要求
1.ー種碳酸鋇的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)溶解氫氧化鋇 在冰水浴中加入八水合氫氧化鋇晶體混合，控制溫度為O 5°C,其中溫度優(yōu)選4 5 0C ； (2)氫氧化鋇與ニ氧化碳反應(yīng) 在步驟(I)所得混合物中通入ニ氧化碳反應(yīng)，直至反應(yīng)溶液PH6. O 7. O，其中優(yōu)選ρΗ6· 5 7. O ; (3)產(chǎn)物的處理 將步驟(2)所得固液混合物進(jìn)行固液分離，固體烘干，獲得碳酸鋇產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟(I)的八水合氫氧化鋇的純度大于98%%，鍶含量小于lOppm。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述步驟(I)的八水合氫氧化鋇與水的混合比例為80 250g/lL水。
4.如權(quán)利要求I 3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)的CO2氣體流速在250 300ml/分鐘范圍，優(yōu)選270 300ml/分鐘。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)的反應(yīng)使用鼓泡吸收裝置進(jìn)行反應(yīng)。
6.如權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟(I)還包括對(duì)混合物攪拌3-10分鐘的操作，優(yōu)選5分鐘。
7.如權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)的烘干操作在60 105°C進(jìn)行12 24小時(shí)。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法制得的碳酸鋇產(chǎn)品。
9.如權(quán)利要求8所述的方法制得的碳酸鋇產(chǎn)品，其特征在于，其比表面積>10m2/g，鍶含量低于20. Oppm，碳酸鋇純度不低于99. 50%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳酸鋇的制備方法及其制得的碳酸鋇產(chǎn)品。所述碳酸鋇的制法包括(1)在冰水浴中加入八水合氫氧化鋇晶體混合，控制溫度為0～5℃；(2)在步驟(1)所得混合物中通入二氧化碳反應(yīng)，直至反應(yīng)溶液pH6.0～7.0；(3)將步驟(2)所得固液混合物進(jìn)行固液分離，固體烘干，獲得大比表面積高純碳酸鋇產(chǎn)品。本發(fā)明的制備方法解決了現(xiàn)有制備方法中低鍶和大比表面積不能共存的問題，使得碳酸鋇產(chǎn)品不再影響燒結(jié)溫度，從而提高了陶瓷材料的性能。
文檔編號(hào)C01F11/18GK102674426SQ20121015909
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者華東, 吳飛, 姜志光, 曹玉欣 申請(qǐng)人:深圳市昊一通投資發(fā)展有限公司, 貴州紅星發(fā)展股份有限公司