氯化胆碱-草酸低共熔溶剂处理含铁尘泥制备纳米氧化铁及动力学研究

针对钢铁厂含铁尘泥低附加值的问题,以氯化胆碱-二水合草酸（CC-OA）低共熔溶剂（DES）为研究体系,以钢厂含铁粉尘（经水洗处理）为研究对象,提出了运用氯化胆碱-二水合草酸低共熔溶剂处理含铁粉尘固相前驱体热分解法制备纳米氧化铁,并对处理过程中前驱体热分解及纳米氧化铁晶粒生长进行动力学分析。研究表明:处理过程中得到的前驱体为FeC₂O₄·2H₂O,以其热分解第二阶段为热分析动力学的研究目标,根据Ozawa方程法、Kissinger-Akahira-Sunose方程法和Starink方程法3种等转化率法得到的平均反应活化能为220.54 kJ/mol。前驱体焙烧的最佳条件:焙烧温度为673 K、焙烧时间为1 h。根据唯象方程计算出纳米氧化铁的晶粒生长平均激活能为39.06 kJ/mol,并得到了焙烧温度、焙烧时间与粒径的关系,实现特定粒径纳米氧化铁的制备。最佳焙烧条件下得到的纳米氧化铁纯度达99.67%,扫描电镜下观察其颗粒呈现不规则的立方晶体结构,粒径主要分布在10~100 nm。     

固相反应法制备纳米ZnO及其晶粒生长动力学

以乙酸锌和草酸为原料,采用低热固相化学反应法制备纳米氧化锌的前体,通过微波和马弗炉两种焙烧方式焙烧制备得到纳米氧化锌,考察了焙烧温度和时间对纳米氧化锌粒径的影响。使用透射电镜、热重-差热、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对前体和纳米ZnO进行表征;采用晶粒生长动力学唯象理论计算得出纳米氧化锌在这两种焙烧方式下的晶粒生长动力学规律。结果表明,前体为ZnC2O4?2H2O,随着焙烧温度的提高,纳米氧化锌晶粒迅速长大,在相同焙烧温度和时间下,微波焙烧氧化锌的晶粒尺寸要明显大于常规焙烧方式。微波焙烧和常规焙烧下氧化锌的晶粒生长平均动力学指数分别是6.114和6.858,晶粒生长的平均活化能分别为70.67 kJ/mol和52.13 kJ/mol。     

草酸锌热分解条件对氧化锌粒径的影响

借助透射电镜(SEM)研究了不同热分解条件对氧化锌粒径的影响规律。实验发现:在500～900℃的煅烧温度内,随着热分解温度的增加,氧化锌的聚集程度越来越大,平均粒径由50nm增大至500nm;在同一煅烧温度(500℃)下,随着煅烧时间的增加氧化锌的聚集程度呈增大趋势,平均粒径由50nm增大至300nm。相同热分解条件下,由乙醇洗涤的草酸锌制备的氧化锌粒径分布较窄(10～50nm),而由水洗涤的草酸锌制备的氧化锌粒径分布较宽(30～80nm)。热分解草酸锌制备纳米氧化锌的适宜工艺条件为:500℃,1h。     

超声波沉淀法制备不同粒径的纳米氧化锌

以硫酸锌和草酸为原料,采用超声波沉淀法,研究了不同粒径的纳米氧化锌的制备,讨论了不同工艺条件对粒径的影响规律。实验结果表明,采用超声波沉淀法可以制备出平均粒径为21～47nm的纳米氧化锌;反应条件对纳米氧化锌的粒径有显著影响:纳米氧化锌的粒径随草酸与硫酸锌配比的增大而增大,而随反应温度的升高而减小;并且沉淀剂的加入方式对所制备的纳米氧化锌的粒度也有较大影响:一次性将草酸沉淀剂倾倒入锌盐溶液比缓慢滴加所得微粒的粒径较小。     

工业级纳米氧化锌的合成及性能

以七水硫酸锌、碳酸氢铵为原料,通过液相沉淀法合成纳米氧化锌前体,并焙烧获得纳米氧化锌。本文采用XRD、TG-DSC、TEM、BET等测试手段对纳米氧化锌及其前体进行表征,研究了焙烧温度对所制备氧化锌形貌、晶型及脱硫活性的影响,结果表明:所获得的碱式碳酸锌为不规则纳米晶,晶粒尺寸约为2~10nm;在不同的焙烧温度下所获得的纳米氧化锌的综合性能存在较大差异,其中在焙烧温度300℃处理所得纳米氧化锌综合性能较高,其晶粒尺寸为5~10nm之间,结晶度较完整,比表面积为41.41m²/g,在220℃脱硫活性较高,穿透硫容>25%;随着焙烧温度的提高,纳米氧化锌的晶化程度加大,表面性质被破坏,比表面积急剧下降,颗粒团聚严重;焙烧温度太低,则纳米氧化锌前体分解不完全,影响其纯度。     

球形纳米二氧化锡的制备及其粒度影响因素的探究

采用水热法,以SnCl_2·2H_2O和草酸为原料,研究了水热温度、水热时间、PVP-K30和草酸用量对纳米二氧化锡粒度的影响,通过XRD和SEM对纳米二氧化锡的晶型、形貌进行了表征。结果表明,实验所得产物均为四方晶系球形纳米二氧化锡,改变水热温度,可制备出平均粒径在127.7～300.0 nm的纳米二氧化锡;改变水热时间可制备出平均粒径在72.1～180.0 nm的纳米二氧化锡;改变PVP-K30用量,可制备出平均粒径在59.7～180.0 nm的纳米二氧化锡;改变草酸用量,可制备出平均粒径在90.0～460.0 nm的纳米二氧化锡;纳米二氧化锡的粒径随着水热温度的升高和水热时间的延长而增大;随着PVP-K30和草酸用量的增加而减小。SnCl_2·2H_2O的用量0.116 g,PVP-K30用量1.1 g,草酸用量3.15 g,水热温度160℃,水热时间2 h下所制备的纳米二氧化锡的粒径为180.0 nm。     

正交试验优化溶胶凝胶法制备纳米氧化锌

以醋酸锌和草酸为原料，利用溶胶凝胶法制备纳米氧化锌晶体。用正交实验法考查了纳米氧化锌制备过程中醋酸锌浓度、草酸与醋酸锌摩尔比、溶剂用量V乙醇∶V水、柠檬酸三铵与醋酸锌质量比的影响，优化了制备过程中的搅拌温度及搅拌时间、反应温度及反应时间、真空干燥温度及真空干燥时间、煅烧温度及煅烧时间。采用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱对样品的结构等性能进行了考查。结果表明：制备的纳米氧化锌具有六方晶体结构。研究发现，醋酸锌浓度为0.4 mol/L，草酸与醋酸锌摩尔比为1∶1，溶剂用量V乙醇∶V水为1∶1，柠檬酸三铵与醋酸锌质量比8%，搅拌温度为90℃，搅拌时间为1 h，反应温度为60℃，反应时间为0.5 h，真空干燥温度为60℃，真空干燥时间为2.5 h，煅烧温度为700℃，煅烧时间为2 h，所制备的纳米氧化锌纯度高，分散性好，晶型良好。     

不同粒径纳米CeO_2的制备及其影响因素的探究

以Ce(NO_3)_3·6H_2O和氨水为原料,采用水热法制备纳米CeO_2,考察分散剂用量、沉淀剂用量、焙烧温度等对粒径的影响。结果表明,通过改变工艺条件,采用水热法可制备出平均粒径范围为13.6⁶5.6 nm的纳米CeO_2,且分散度好,结晶性高,焙烧温度是影响其粒径的主要因素,随焙烧温度升高纳米CeO_2的粒径迅速增大。     

气-固相反应制备超细氧化锡粉末研究

以五水合四氯化锡和碳酸氢铵为原料，用气-固相反应制备了纳米二氧化锡，并用X-射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对粉末进行了表征。气-固相反应制备纳米二氧化锡的最佳工艺为：五水合四氯化锡和碳酸氢铵的物质的量比为1：8，焙烧温度240℃，焙烧时间24h，热处理温度500℃，热处理时间0．5h。在最佳工艺条件下，二氧化锡的粒径约为5～10nm，产率达84．3％。     

磷酸盐对水热和溶剂热合成的纳米氧化锌粉的影响

采用水热和溶剂热合成制备氧化锌纳米粉,考察了磷酸钠在水热合成和溶剂热合成中对氧化锌粉形貌的影响,并探讨了磷酸钠在水热和溶剂热合成中对氧化锌形貌的影响机理。结果表明：固定反应温度为220℃,水热合成制备氧化锌时,以纯水为溶剂所制得的氧化锌粉是中空管状,长度约20μm,直径约4μm,采用0.1M磷酸钠水溶液时,得到的是厚度大约为100nm的氧化锌纳米片。溶剂热合成氧化锌时,磷酸钠对氧化锌形貌影响不大,纯乙醇溶液与0.1M磷酸钠乙醇溶液条件下均获得粒径为100nm的氧化锌纳米粒。原因是在水热合成时,电离出的磷酸根选择性吸附在氧化锌晶体的（0001）面,从而阻碍了氧化锌生长基元Zn（OH）24-在C轴方向的叠合。溶剂热合成时,由于磷酸钠不能溶解于乙醇,没有磷酸根吸附在氧化锌晶体的（0001）面,因此得到的是粒径大约为100nm的球形氧化锌纳米粒。     

铝掺杂纳米氧化锌工艺的粒径控制研究

以均匀沉淀法作为纳米氧化锌铝掺杂的制备方法。通过正交试验,考察了铝离子掺杂量、煅烧温度等反应参数对纳米氧化锌粉体粒径的影响。结果表明:水解温度的影响最大,其次是煅烧时间,尿素配比和煅烧温度影响较小;最佳工艺为以OP-10做表面活性剂,锌离子浓度0.3 mol/L,水解时间4h,尿素与锌离子摩尔比为3,水解温度95℃,煅烧温度450℃,煅烧时间2 h,铝离子的最佳掺杂量(以锌离子的摩尔数为基准)5%。对铝掺杂纳米氧化锌进行了XRD、SEM粒径分析,结果表明掺杂效果良好,得到的铝掺杂纳米氧化锌粒径最小可达到20 nm。     

二氧化碳法制备纳米级氧化锌

研究了以锌泥为原料,采用二氧化碳法制备纳米级氧化锌的生产工艺,考察了乳化、合成、干燥、煅烧等工艺过程,结果表明：锌浆固液比为1／4,反应温度为80℃,反应压力为0．8MPa,搅拌速度1000μm,碳化时间90min,煅烧温度400℃,煅烧时间120min,得到的纳米级氧化锌产品粒径小于50m,比表面积在50m。幢以L,应用该工艺建成了一套1000t／a的生产装置。     

水解沉淀法制备超细碱式碳酸锌的试验研究

以碳酸氢铵和氨水浸出锌灰,然后经除杂净化得到高纯锌氨溶液,以高纯锌氨溶液为原料,采用加热水解沉淀法合成超细碱式碳酸锌,碱式碳酸锌经煅烧得到超细氧化锌。研究了加热水解沉淀工艺条件对碱式碳酸锌的粒径分布的影响。结果表明,最佳工艺条件为：搅拌速度为300 r/min、蒸氨温度为90 ℃、锌氨溶液中锌质量浓度为75 g/L、负压为-2 kPa。最佳工艺条件下得到的碱式碳酸锌的D50为0.77 μm,颗粒近似球形;煅烧后的氧化锌为六方晶系纤锌矿结构,D50为0.69 μm。     

低成本制备纳米氧化锌工艺条件研究

以氯化锌和碳酸钠为原料,通过均匀沉淀法制备纳米氧化锌。借助激光粒度分析仪及透射电镜等分析手段,探索制备工艺条件对纳米氧化锌粒径及形貌的影响规律。最佳工艺条件：锌离子（Zn2+）初始浓度为0.74 mol/L,碳酸根与锌离子浓度比［c（CO32-）/c（Zn2+）］为1.1,反应温度为90 ℃,反应时间为40 min,煅烧温度为600 ℃,煅烧时间为1 h。在此条件下制备纳米氧化锌颗粒形貌为球形,粒度均匀,粒径约为25 nm,二次粒径（D50）为549.9 nm,分散性好。该工艺条件为低成本工业化制备纳米氧化锌提供了基础数据。     

综合利用蓝粉制备超细活性氧化锌新工艺

探讨了硫酸浸出蓝粉经过除杂净化、沉淀转化、过滤、洗涤、干燥、煅烧制备超细活性氧化锌的新工艺，同时讨论了超声波辐射对前驱体碱式碳酸锌的影响以及生波辐射地超细活性氧化锌的影响，采用日本岛津EMPA-1600型电子探针对超细活性氧化锌的形貌、粒度和成分进行表征。结果表明：超细活性氧化锌的粒度分布均匀，形貌为球形立方，平均粒径为100nm，氧化锌含量超过99.42%。     

草酸沉淀法制备超细氧化镧粉体研究

以工业生产萃取、分离及提纯过的稀土氯化镧溶液为原料,一定条件下制备出D₅₀小于10 μm的超细氧化镧粉体,研究了制备过程中焙烧温度、分散剂种类、溶液pH对氧化镧粉体粒径分布的影响。用激光粒度仪测得样品的粒度分布,用X射线衍射和扫描电镜对样品进行表征。结果表明,焙烧温度为750 ℃、焙烧时间为2 h、加入质量分数为1%的分散剂PEG2000,在酸性反应条件下可制备出粒度均匀,分散性好的超细氧化镧粉体。     

纳米氧化锌在橡胶中的作用机理及应用

根据无机配合剂在橡胶中的分散形态，研究纳米氧化锌在橡胶中的作用机理及其对胶料性能的影响。在硫化过程中氧化锌作为活性剂与有机促进剂、硬脂酸、硫黄等的反应发生在氧化锌粒子的表面。以纳米氧化锌等量替代普通问接法氧化锌，可提高硫化胶的300％定伸应力和耐磨性，减小压缩永久变形，降低压缩疲劳温升；以纳米氧化锌减量50％替代间接法氧化锌，仍可保证硫化胶的性能要求。     

锌灰制备碱式碳酸锌和超细氧化锌及表征

室温下采用氨浸出锌灰制得碱式碳酸锌,再经煅烧制得超细氧化锌。研究了在合成碱式碳酸锌过程中表面活性剂对碱式碳酸锌和氧化锌颗粒尺寸与形貌的影响。结果表明,聚乙二醇（PEG20000）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP-K30）这两种表面活性剂对颗粒的分散效果最好,制得的碱式碳酸锌颗粒为无定形片状且分散均匀,平均粒径为1 μm,煅烧后的氧化锌颗粒为六方晶系纤锌矿结构,粒径约为0.7 μm。添加PVP-K30比添加PEG20000的碱式碳酸锌热分解温度高。添加PEG和PVP的碱式碳酸锌反应活化能分别为139.9 kJ/mol和146.8 kJ/mol。