聚乙二醇4000對硫酸鋇微粒形貌的調控作用

第45卷第12期無(wú)機鹽工業(yè)2013年12月INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY13研究與開(kāi)發(fā)聚乙二醇4000對硫酸鋇微粒形貌的調控作用*陳麗萍(揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院,江蘇揚州225127)摘要:以水溶性高聚物聚乙二醇4000(PEC4000)為分散劑, 研究了反應方式、聚乙二醇濃度、鋇離子與硫酸根物質(zhì)的量比等因素對硫酸鋇微粒形貌和晶體結構的影響,通過(guò)掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線(xiàn)粉末衍射(XRD)等手段對合成樣品的形貌和結構進(jìn)行了表征。結果表明,反應體系經(jīng)陳化和回流過(guò)程,均有利于硫酸鋇微?！叭芙馀c再生長(cháng)過(guò)程”的發(fā)生,易于得到較大尺寸的硫酸鋇微粒;隨著(zhù)聚乙二醇濃度的增加，所得硫酸鋇晶體的形貌呈現從十字花形經(jīng)片狀向棒狀結構的顯著(zhù)變化，且在合適聚乙二醇濃度時(shí)可以得到具有良好光澤性能的片狀硫酸鋇單晶結構。鋇離子與硫酸根物質(zhì)的量比的改變也能影響硫酸鋇微粒的形貌而得到新穎的“魚(yú)骨刺"形的納米結構。關(guān)鍵詞:硫酸鋇;聚乙二醇;形貌中圖分類(lèi)號:TQ132.35文獻標識碼:A文章編號:1006- 4990(2013)12- _0013- -04Morphological control of BaSO, particles by PEG4000Chen Liping( School of Chemical Engineering, Yangzhou Polytechnic Instiute ,Yangzhou 225127 ,China)Abstract: BaSO. crystal particles were synthesized by using water-soluble polyethylene glycol 4000(PEC4000) as disperant.The effects of factors ,such as reaction method , PEC4000 concentration, and amount-of- substance of Ba2+ to SO2- etc. ,on themorphology and crystal structure of the products were researched and characterized by the ways of scanning electronmicroscopy (SEM) ,transmission electron microscopy (TEM) ,and X -ray difraction (XRD).The results showed that both theaging and reflowing process were favorable for the‘dissolution and regrowth process' of BaSOs particles and for getting largerBaSO4 particles ;the morphology of BaSO4 erystal changed from the cross flower shape sheet to rod-shaped particles with theincreasing of concentration of PEG4000 and when at the right concentration , seet-like single crystal structure with goodglossy performance could be obtained; And the change of the amounl-of substance ratio of Ba+t to SO,- could also affect themorphology of BaSO particles to get a novel nanostructure of 'fish bone spurs' shape.Key words: BaSO;PEG;morphology合成可人為調控的具有特定形狀、大小及結構(C2E4)膠束制備了碳酸鋇納米線(xiàn)。近年來(lái)，雙親水嵌的無(wú)機晶體是現代材料科學(xué)的重要研究方向"。通段共聚物作為無(wú)機晶體生長(cháng)的調控劑已成功地用于過(guò)生物模擬方法，各類(lèi)有機添加劑及模板可對無(wú)機對多種無(wú)機粒子形貌的有效調控18-11,但是,有關(guān)利物的形貌與結構進(jìn)行有效調控[2]。該方法能夠在溫用聚乙二醇(PEG)來(lái)控制硫酸鋇晶體生長(cháng)的研究目和的條件下合成出具有多級結構、特殊形貌和優(yōu)異前尚未見(jiàn)報道。筆者借助PEG的調控作用，用簡(jiǎn)性能的有機/無(wú)機復合材料。硫酸鋇是一-種重要的無(wú)單的沉淀反應獲得十字花形和魚(yú)骨刺形的硫酸鋇微機化工產(chǎn)品,由于具有價(jià)格低原料來(lái)源廣、無(wú)毒性粒晶體，研究了PEG水溶液中反應方式、PEC濃度等特點(diǎn),以及具有耐電磁波、光波輻射等特性,被廣和Ba2+與SO2-物質(zhì)的量比等因素對硫酸鋇形貌和晶泛用于油漆、顏料涂料油墨、蓄電池等行業(yè)。普通型的影響。硫酸鋇用作填充劑僅起增容、降低成本的作用,而超1實(shí)驗部分細硫酸鋇還具有補強作用31。對硫酸鋇的形貌大小與晶型進(jìn)行有效調控受到了研究人員的高度重視。膠1.1 儀器與試劑束微乳囊泡等常作為碳酸鋇生長(cháng)的模板[45),齊利試劑:RaCL (NH) Tior￥-100 、PEC4000明等62)用非離子表面活性劑四聚乙二醇單月桂醚等均為分析中國煤化工YHCNMHG*基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(No.21273194)。16無(wú)機鹽工業(yè)第45卷第12期因可能是當體系中增加Ba*或者SO2濃度時(shí),使得參考文獻:兩離子濃度的乘積更易于超過(guò)K,因而體系中硫酸1] Peyvandi K ,Haghtalab A ,0midkhah M R.Using an electrochemnical鋇晶體的成核速度增加，晶體的生長(cháng)速度則相對減technique to study the efctive variables un morphology and小,同時(shí)由于PEG4000的吸附作用,使得晶體不易deposition of CaCO3 and BaSO, at the metal surface[J]J.Cryst.Growth,2012 ,354(1): 109-118.于向大尺方向生長(cháng),晶體中的“魚(yú)骨刺"形態(tài)仍保[2]} 張群,陳敏,孫新園,等.檸檬酸鈉作用下碳酸鈣的制備[J]人工留了片狀硫酸鋇沿某些晶面軸向生長(cháng)的趨勢。晶體學(xué)報, 2012,41(2):539 -543.圖6給出不同Ba2*與SO2-物質(zhì)的量比所得BaSO,晶體XRD譜圖。圖6表明,在PEG4000濃度calcium carbonate in the presence of a double hydrophilie block為0.9 mo/L條件下改變Ba2*與SO2物質(zhì)的量比所copolye([J].Chem.EurJ.2001,7(1):106-116.得硫酸鋇晶體XRD譜圖基本相似(圖6a、b、c),將4] Hopwood J D , Mann S.Synthesis of barium sulfate nanoparticlesand nanofilaments in reverse mielles and microemulsions[J].該譜圖與硫酸鋇XRD標準卡片(JCPDS24-1035)對Chem.Mater. , 1997 ,9:1819-1828.照可以看出所得產(chǎn)品結構為正交重晶石結構(121。其[5] Rohl A L,Gay D H,Davey R J,et al.neractions at the organic/中(020)晶面和(140)晶面仍為主、次衍射峰,而有別inorganie interface :molecular modeling of the interaction between于水體系中得到的硫酸鋇晶體的衍射譜圖(圖6d)。diphosphonates and the surfaces of barite cerystals [J]J.Am.Chem.Soc., 1996,118:642- -648.[6] Qi L M, MaJ M ,Cheng H M ,et al.Reverse micelle based formationof BaCO, nanowires!J]J.Phys.Chem.B, 1997, 101 :3460- 3463.鐘[7] Qi L M,MaJ M ,Cheng H M ,et al.Preparation of BaSO, nanoparti-icles in non-ionic w/o microemulsions [J]Colloids Surf,A,1996,108:117-126.8] Qi L M ,Caifen H , Antonieti M.Control of barite morphology bydoublehydrophilic block copolymes([]ChemMater.2000,12 (8):10203040506070 802392- -2403.20()[9] Qi L M ,Calfen H ,Antnietti M.Crystal design of barium sulfatea-1:3;b-1:1;c- 3:1;d -1:1(水體系)using double-hydrophilic block copolymers [J]_Angew.Chem.Int.圖6不同n(Ba*)/n(SO?)所得 BaSO, 晶體XRD譜圖Ed. ,2000 ,39(3):604-607.[10] Qi L M ,Collen H.Anonietti M.Synthesis and characterization of3結論CdS nanoparicles sabilied by doubleyrophilic block copoly-mers[J]Nano Ltt,2001,1(2):61-6.利用水溶性高聚物聚乙二醇4000作為分散劑,[11] Colfen H,Qi L M, Mastai Y,et al.Formation of unusual 10-petal制備了具有不同形貌和尺寸的BaSO晶體。隨著(zhù)聚BaSO4 structures in the presence of a polymeric additive[J ].Cryst.乙二醇4000濃度的增加,所得BaSO.晶體的形貌呈Growth Des. ,2002 ,2: 191-196.現從十字花形經(jīng)片狀向棒狀結構的轉變，且在合適[12] Zhang M ,Zhang B.Synthesis and surface properties of submnicronPEC4000濃度時(shí)可以得到具有良好光澤性能的片barium sulfate particles{J].AppL.Surf.Sci. ,2011 ,258:24 -29.狀BaSO,單晶結構。Ba2+與SO2物質(zhì)的量比的改變也能影響B(tài)aSO,微粒的形貌而得到新穎的“魚(yú)骨刺”收稿日期:2013-06-24作者簡(jiǎn)介:陳麗萍(1974- ).女 ,碩士,講師,主要從事應用化學(xué)方形的納米結構。合成較好的光澤片狀硫酸鋇單晶粉面的研究。末在涂料等化工領(lǐng)域具有良好的應用前景。聯(lián)系方式:lpchen03011@126.com大阪鈦業(yè)科技生產(chǎn)高性能鋰電池負極材料Si0當前鋰離子充電電池負極材料多采用石墨,其理論容量采用碳膜(碳涂層)通過(guò)化學(xué)氣相沉淀法(CVD)對Si0粒子進(jìn)為372 mA.h/g,實(shí)際運行中為360 mA.h/g,且基本接近極限。行包覆,有效抑制了Si0在充放電過(guò)程中鋰化合物的產(chǎn)生引大阪鈦業(yè)科技(大阪千夕二少厶夕)口沙一)于2012年起局部的膨脹和收縮，從而延長(cháng)了鋰電池的使用壽命。目前，開(kāi)發(fā)出可用作鋰電池負極材料的Si0產(chǎn)品,其理論容量為大阪鈦業(yè)科技中國煤化工試用產(chǎn)品。1 700~1 800 mA.h/g,是石墨的5倍。此外該產(chǎn)品為非晶構造,YHC N M H G 22013-10-14