室温固相反应制备氯氧化铋的方法技术

本发明专利技术提供一种利用室温固相反应制备氯氧化铋的方法，以含氧铋盐和氯化钠为原料，在室温下混合研磨或球磨，水洗去除可溶副产物，干燥，即获得氯氧化铋产物。该方法工艺简单、高效，成本低廉，易于放大，特别是整个制备方法中不使用酸碱及有机添加剂，不需要加热，节能并且绿色无污染。通过该方法获得的产物在涂料、无机颜料、高品质化妆品和珠光饰品等领域拥有广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用，属于无机材料制备领 域。
技术介绍
氯氧化铋分子式BiOCl，分子量260.45，不溶于水，可溶于盐酸、硝酸。白色 或浅白色结晶粉末。氯氧化铋是一种新型的高档环保珠光材料，无毒性，低油脂吸收， 拥有独特的表面附着特性和光滑性，为高品质化妆品如粉饼、眼影、化妆笔、彩妆等 提供了最佳选择。配制成液体、半液体等不同的介质，营造出珠光、反光、遮盖的组合 效果，广泛应用于指甲油、液体彩妆、唇膏、染眉毛油等。也应用于塑料工业作添加 剂，可用于吹塑、挤出、注塑。氯氧化铋颜料还应用于汽车内装饰材料，电子设备(如 手机、电脑)，体育用品，油墨，服装饰品附件。大量的氯氧化铋适应于在各种涂料(如 金属漆、木器漆等)中使用，展现出极好的光泽和亮度。还是用于制造人造珍珠、干电 池阴极的原料。现有技术常用的方法是利用氯化铋在常温下水解生成氯氧化铋。2006年2月8 日中国专利技术专利公开号CN1730568A公开了由清华大学李亚栋等人提出的“一种合成氯 氧化铋纳米珠光颜料的方法”是以硝酸铋为原料，通过加入表面活性剂十六烷基氯化铵 共同进行反应，控制添加量，用NaOH溶液调节pH值，于120-200°C下进行水热反应， 生成氯氧化铋纳米珠光颜料。2010年8月18日中国专利技术专利公开号CN101814965A公开 了由湖南柿竹园有色金属有限责任公司谢大鹏等人提出的“一种合成片状珠光氯氧化铋 的方法”是在酸化的纯水(85-90°C)中加入氯化铋BiCl3原液，控制添加量，再用氨水调 整反应混合物的pH值到2.5-3.5，生成片状氯氧化铋珠光颜料。上述两种方法都需要控制 反应体系的pH值，并且要将溶液加热到一定的温度进行反应，工艺控制较为复杂。开发 一种易于批量生产、绿色无污染生产氯氧化铋的制备方法是化工领域面临的一项挑战。反应温度低于100°C的固相反应称为低热固相反应(也称室温/近室温固相反 应)。该领域长期被化学家所忽视，甚至被视为反应的禁区，究其原因是由于传统固相反 应观念认为室温下固体之间或固体内的扩散太慢，限制了化学反应的进行。正如1984年 英国化学家West在其《Solid state chemistry and its applications》一书中所写“在室温 下经历一段合理时间，固体间一般不能相互反应，欲使反应以显著速度发生，必须将它 们加热至很高的温度，通常是1000 1500°C”。直到1993年，美国化学家Arthur Bellis 等人编写的 “Teaching GeneralChemistry，A Materials Science Companion" 一书中仍然指 出“固相化学反应要在合理的时间内完成，必须在高温下进行”。中国科学家，特别 是南京大学配位化学研究所的忻新泉教授及其小组，从1986年开始了低热条件下的无机 固-固反应的研究对室温或近室温下的固相配位化学反应进行了较系统地探索，探讨 了低热温度固-固反应的机理；提出并用实验证实了固相反应的四个阶段，即扩散-反 应-成核-生长，每一步都有可能是反应速率的决定步骤；总结了固相反应遵循的特有的规律，即固相反应具有潜伏期，无化学平衡，存在分步反应现象等；利用低热固相化 学反应，合成了一系列具有优越的三阶非线性光学性质的Mo(W)-Cu(Ag)-S原子簇化合 物，合成了一系列用其它方法不能得到的介稳化合物_固配化合物，合成了一些有特殊 用途的材料，如变色材料、纳米材料等。贾殿赠等人成功的发展了一种新型的方法—— 室温固相反应法用于制备纳米材料，利用此法合成简单氧化物、复合氧化物、硫化物、 磷酸盐、碳酸盐、草酸盐和多金属氧酸盐等纳米材料。国内外越来越多的无机化学家、 有机化学家、固体化学家、材料化学家、高分子化学家、物理化学家一起从不同角度探 索了这一领域，获得了大量令人兴奋的新结果。室温固-固化学反应不用或少用溶剂， 不需要加热符合绿色化学的要求，并且没有化学平衡，反应收率理论上可达100%，在新 材料的制备和工业生产中极具潜力。固相反应速度很大程度上取决与固体反应物的结构。固体物质一般具有致密的 结构，所有的原子(或离子、分子)被强烈的化学键紧紧地束缚，导致晶格组分很难移 动，外界物质也难扩散进去，这是多数固相反应必须在很高的温度下才能进行的根本原 因。但对于某些晶格组分间作用力相对较弱的固体，固相反应进行所需要的温度较低， 有可能在室温下就能进行反应。固体中束缚力越弱，固相反应进行所需要的温度越低， 在室温下进行固相反应的速度越快。固体中晶格组分间作用力的大小可以从固体的熔点 (或分解温度、)看出，一般来说，熔点(和分解温度)较低，属于分子晶体类型或低 熔点及少数弱键连接的三维网状结构的固体化合物，晶格组分间作用力相对较弱，固相 反应进行所需要的温度较越低，在室温下进行固相反应的速度较快。在满足热力学条件 下，固体反应物的结构及其动力学影响因素成了固相反应进行速率的决定性因素。与液 相反应一样，固相反应的发生起始于两个反应物分子的扩散接触，接着发生化学反应， 生成产物分子。室温下，充分的研磨不仅使反应的固体颗粒变小以充分接触，而且也提 供了促使反应进行的微量引发热量，有利于固相反应的进行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，该方法以含氧 铋盐和氯化钠为原料，在室温下混合研磨或球磨，水洗去除可溶副产物，干燥，即可获 得氯氧化铋产物。该方法工艺简单、高效，成本低廉，易于放大，特别是整个制备方法 中不使用酸碱及有机添加剂，不需要加热，节能并且绿色无污染。通过该方法获得的产 物在涂料、无机颜料、高品质化妆品和珠光饰品等领域拥有广阔的市场前景。本专利技术所述的一种，按下列步骤进行a、以含氧铋盐和氯化钠为原料，按摩尔比Bi Cl = 1 1-2，在室温下混合研 磨或球磨0.5-2小时；b、反应物发生固相反应后由粉末原料变为粥糊状反应物，反应结束后为粉末 状；C、将步骤b的粉末进行水洗至去除可溶副产物，干燥，即获得氯氧化铋产物。步骤a所述含氧铋盐选自硝酸铋、碳酸铋、草酸铋或乙酸铋。步骤a所述含氧铋盐为硝酸铋。步骤a所述含氧铋盐和氯化钠为摩尔比Bi Cl = I 1。步骤a所述原料在室温下混合研磨或球磨时间为0.5-1小时。本专利技术所述的，该方法与现有技术相比具 有本专利技术采用含氧铋盐与氯化钠在室温固相反应一步合成氯氧化铋产品，该方法工艺 简单、高效，成本低廉，易于放大，特别是整个制备方法中不使用酸碱及有机添加剂， 不需要加热，节能并且绿色无污染等优点。在涂料、无机颜料、高品质化妆品、珠光饰 品等领域拥有广阔的市场前景。附图说明图1为本专利技术最终产物以及氯氧化铋标准卡片(JCPDS卡片号06-0249)的粉末 X射线衍射峰形对比图。图2为本专利技术X射线衍射峰形对比图，其中A为经过室温固相反应得到的粉末 的X射线衍射峰形图；B为硝酸钠标准卡片(JCPDS卡片号36-1474)特征峰位置；C 为经过水洗干燥后产物的X射线衍射峰形图；D为氯氧化铋标准卡片(JCPDS卡片号 06-0249)特征峰位置。从图1中可以看出硝酸铋与氯化钠发生室温固相反应后产物峰形 中已含有氯氧化铋的的全部特征峰，并且含有硝酸钠的特征峰。说明硝酸铋与氯化钠发 生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室温固相反应制备氯氧化铋的方法，其特征在于按下列步骤进行：ａ、以含氧铋盐和氯化钠为原料，按摩尔比Ｂｉ∶Ｃｌ＝１∶１－２，在室温下混合研磨或球磨０．５－２小时；ｂ、步骤ａ反应物发生固相反应后由粉末原料变为粥糊状反应物，反应结束后为粉末状；ｃ、将步骤ｂ的粉末进行水洗至去除可溶副产物，干燥，即可获得氯氧化铋产物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐金宝，王磊，贾殿赠，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：65