一种纳米氧化铍的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米氧化铍的制备方法，包括：S1.氢氧化铍悬浊液的制备；S2.氢氧化铍凝胶的制备；S3.氢氧化铍凝胶的水热预处理；S4.水热处理；S5.纳米氧化铍的形成。本发明专利技术在S3水热预处理步骤中加入不同聚合度的高分子化合物，可以合成不同尺度范围的纳米粒子；同时利用不同聚合度的高分子优化界面和溶解性能，进一步利于对于纳米氧化铍颗粒的粒径调整和均一性调控。一性调控。一性调控。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氧化铍的制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米氧化铍材料制备
，具体为一种纳米氧化铍的制备方法。

技术介绍

[0002]氧化铍为无色六方晶系六角形晶体，无嗅，无味。耐热性好，高温下稳定，难被还原，耐腐蚀性强。与氧化铝相比，导热率约高7倍。介电常数约为氧化铝的一半。硬度9.0(莫氏，金刚石为10)。氧化铍主要用在高发热量及超高频领域，特别是用在火箭燃烧室内衬材料而引人注目；也用于制霓虹灯、荧光灯、有机合成催化剂、铍合金和耐火材料。
[0003]微米级氧化铍的制备方法包括硫酸法和氟化法，均存在工艺过程较长，设备较多，操作较难，产品质量、回收率都较低，而且对原料品位要求较高，废渣废水处理量较大，环保难度较大等问题。
[0004]近年来随着纳米材料的发展与使用，纳米氧化铍材料需求增加，如何制备粒径可控、均一的纳米氧化铍是亟待解决的技术问题。目前常用于氧化铍纳米材料制备的方法包括沉积法，微乳液法和溶胶凝胶法等。但是均存在焙烧温度高、粒径分布不可控制、有机溶剂加入较多、生产过程不经济环保等技术问题，制约了氧化铍纳米材料的工业放大生产。
[0005]申请人之前的专利CN114455615A公开一种纳米氧化铍的制备方法，但是该方法需要严格控制程序升温的温度和时间、升温速率等参数，从而避免氧化铍纳米颗粒的聚集，操作复杂、能耗较高。为此，我们提出一种纳米氧化铍材料的制备方法。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中粒径均匀的纳米氧化铍制备工艺复杂，或者所得氧化铍粒径不够均，本专利技术通过利用不同聚合度的高分子化合物，借助高聚合度高分子化合物利于形成稳定的三维网络结构高分子链，同时低聚合度高分子化合物利于优化分散性能，使得三维结构中的分子链容易舒展，从而使得氧化铍晶粒不易聚集，最终得到的纳米氧化铍粒径分布更加均匀。
[0007]本专利技术提供一种纳米氧化铍的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1.氢氧化铍悬浊液的制备：在硫酸铍水溶液中，搅拌并添加有机胺，控制悬浊液pH值、继续搅拌、静置陈化得悬浊液；
[0009]S2.氢氧化铍凝胶的制备：将悬浊液搅拌均匀，过滤、洗涤，得凝胶；
[0010]S3.氢氧化铍凝胶的水热预处理：将凝胶溶于去离子水中，并添加不同聚合度高分子化合物和过硫酸铵，搅拌均匀、超声处理，将混合液转移到水热合成釜中；
[0011]S4.水热处理：控制水热合成温度和反应时间；
[0012]S5.纳米氧化铍的形成：水热处理结束后将混合溶液过滤、洗涤，所得固体材料干燥、焙烧，即得纳米氧化铍材料。
[0013]优选地，步骤S1中，以硫酸铍为铍源，利用有机胺沉淀得氢氧化铍。
[0014]称取分析纯BeSO4·
4H2O粉末溶于去离子水中得硫酸铍水溶液，硫酸铍水溶液浓度
为1.0～2.0mol/L。
[0015]所用有机胺选自乙二胺，仲丁胺，1,2
‑
丙二胺，三辛胺，叔丁胺中的一种，有机胺滴加速率控制在4～8mL/min。
[0016]步骤S1中悬浊液pH值7.5～8.5，继续搅拌30～60min，之后将悬浊液静置陈化10
‑
12h。
[0017]步骤S3中，所述高分子化合物选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)；所述不同聚合度是低聚合度高分子化合物与高聚合度高分子化合物复配。
[0018]低聚合度高分子化合物与高聚合度高分子化合物可同时加入也可以分步加入。
[0019]不同聚合度的高分子化合物的类型可以是相同，也可以是不同的。
[0020]即，可以是低聚合度的PVP+高聚合度的PVP；低聚合度PVA+高聚合度PVA；低聚合度PVP+高聚合度PVA，或者低聚合度PVA+高聚合度PVP。优选为低聚合度PVA+高聚合度PVP。
[0021]低聚合度高分子化合物的加入量占高分子化合物总量的10
‑
20wt％，优选15
‑
18wt％，比如16.7wt％。
[0022]进一步地，低聚合度的聚乙烯吡咯烷酮数均分子量为7000
‑
10000g/mol；高聚合度聚乙烯醇吡咯烷酮数均分子量为20000
‑
50000g/mol。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，高聚合度聚乙烯吡咯烷酮数均分子量为30000
‑
58000；低聚合度聚乙烯吡咯烷酮数均分子量为7000
‑
10000。
[0024]所述低聚合度聚乙烯醇数均分子量为10000
‑
35000g/mol；高聚合度聚乙烯醇数均分子量为120000
‑
150000g/mol。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，所述低聚合度聚乙烯醇分子量为20000g/mol，高聚合度聚乙烯醇分子量为150000g/mol。
[0026]本专利技术通过引入高分子聚合物和过硫酸铵在水相中形成三维网络结构高分子链，并经过超声处理进一步细化铍晶粒。高分子聚合物可以调控氧化铍纳米粒子的粒径和粒径分散度。
[0027]优选地，不同聚合度的高分子化合物为低聚合度聚乙烯醇和高聚合度聚乙烯吡咯烷酮的复配。专利技术人发现，低聚合度的聚乙烯醇具有较低的分子量和更好的溶解性能，还具有优化界面张力等作用。高聚合度聚乙烯吡咯烷酮和过硫酸铵在水相中形成稳定的三维网络结构高分子链，同时借助低聚合度聚乙烯吡咯烷酮优化溶解分散性能，使得三维结构中的分子链容易舒展，优化了分子链分散排布，使得细化的氧化铍晶粒不易聚集，最终得到的纳米氧化铍粒径分布更加均匀。
[0028]因此，本专利技术借助少量低聚合度的高分子化合物优化界面性能的基础上，配合高聚合度的高分子化合物的结构导向作用，可以形成三维结构高分子链的，舒展性能更好。因此，本专利技术方法不但调控氧化铍纳米粒子的粒径，还可以使得纳米粒子粒径分布更加均匀，具有良好的均一性，更有利于纳米氧化铍材料的制备，从而形成粒径分布更为均一氧化铍材料。进一步地，由于采用不同聚合度高分子化合物，在纳米颗粒形成过程就能够调控氧化铍纳米粒径和分布情况，因此，本专利技术不需要借助复杂的程序升温程序，也不受焙烧温度的过多限制，大大简化工艺，利于产业应用推广。
[0029]优选地，氢氧化铍凝胶：高分子化合物：过硫酸铵：去离子水质量比为24～38：2～3.5：0.06～0.1：100，搅拌温度45～55℃，超声时间为20
‑
40min。
[0030]步骤S4中，水热合成温度控制在150～180℃，反应时间控制在24～48h。
[0031]步骤S5中，焙烧温度为400～700℃，焙烧时间为1
‑
4h；所述焙烧采用马弗炉。
[0032]本专利技术的一种纳米氧化铍材料的制备用搅拌滴加装置，包括机体、搅拌装置、滴加装置、驱动装置和储料桶，机体上设有控制面板，机体上滑动连接有升降块，升降块上固定连接有支撑杆，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化铍的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.氢氧化铍悬浊液的制备：在硫酸铍水溶液中，搅拌并添加有机胺，控制悬浊液pH值、继续搅拌、静置陈化得悬浊液；S2.氢氧化铍凝胶的制备：将悬浊液搅拌均匀，过滤、洗涤，得凝胶；S3.氢氧化铍凝胶的水热预处理：将凝胶溶于去离子水中，添加不同聚合度的高分子化合物和过硫酸铵，搅拌均匀、超声处理，将混合液转移到水热合成釜中；S4.水热处理：控制水热合成温度和反应时间；S5.纳米氧化铍的形成：水热处理结束，混合溶液过滤、洗涤，所得固体材料干燥、焙烧，即得纳米氧化铍材料。2.根据权利要求1所述的纳米氧化铍的制备方法，其特征在于，步骤S1中，称取BeSO4·
4H2O粉末溶于去离子水中得硫酸铍水溶液，硫酸铍水溶液浓度为1.0～2.0mol/L；所用有机胺选自乙二胺，仲丁胺，1,2
‑
丙二胺，三辛胺，叔丁胺中的一种，有机胺滴加速率控制在4～8mL/min。3.根据权利要求1所述的纳米氧化铍的制备方法，其特征在于，步骤S1中悬浊液pH值7.5～8.5，继续搅拌30～60min，之后将悬浊液静置陈化10
‑
12h。4.根据权利要求1所述的纳米氧化铍的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述高分子化合物选自聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。5.根据权利要求4所述的纳米氧化铍的制备方法，其特征在于，低聚合度的聚乙烯吡咯烷酮数均...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小峰，秦明升，姜朋飞，
申请(专利权)人：上海太洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：