针状纳米级碳酸钙工业制备新工艺

在复合结晶导向剂存在条件下，在碳化温度30～75℃、氢氧化钙初始质量分数8％～12％的高温高浓的工艺条件下，制备出了直径为20nm、长径比为10～15、粒径分布均匀的针状纳米碳酸钙。同时研究了结晶导向剂加入量、碳化温度、氢氧化钙初始浓度等对针状纳米碳酸钙的粒径和形貌的影响，并进行了工业化试验，取得良好结果。     

碳化参数对纳米碳酸钙粒径与形貌的影响

在搅拌鼓泡釜中研究了碳化法制备立方形纳米碳酸钙的各个实验参数,包括碳化温度、氢氧化钙质量分数、二氧化碳流量、晶形导向剂、搅拌速度等对产品形貌和粒径的影响,采用扫描电镜、X射线衍射仪对产品进行了表征.结果表明:晶形导向剂、氢氧化钙质量分数是影响产品形貌的主要因素;碳化温度、二氧化碳流量和搅拌速度是影响产品粒径的主要因素.以硫酸锌为晶形导向剂合成立方形纳米碳酸钙的最佳碳化条件:碳化温度为15～30 ℃,氢氧化钙质量分数为6%～11%,单位质量氧化钙的二氧化碳流量为0.08～0.15 L/min,搅拌速度为200～400 r/min.在此条件下可以制备粒径为30～80 nm的立方形碳酸钙.     

针状纳米级碳酸钙生产过程基本特征

在碳化反应器中,以生石灰为原料,Ca(OH)2初始浓度8%～10%、碳化塔进口温度30～60℃、添加复合结晶导向剂(由柠檬酸、H2SO4、EDTA组成)的条件下制备出针形纳米碳酸钙,讨论了晶型导向剂加入量、碳化初始温度等对针状纳米碳酸钙的粒径和形貌的影响。结果表明:1%～3%导向剂加入量为最佳;粒径随反应初始温度的升高而增大;并采用XRD、TEM方法对其结构进行表征,晶型结构为方解石型;同时探讨了结晶导向剂的作用机理。     

碳酸钙纳米棒制备研究

研究了以白云石为原料经过煅烧、消化、二次碳化、过滤、洗涤、干燥制备碳酸钙纳米棒的工艺。用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对合成的样品进行表征。重点考查了二次碳化工序反应温度、氢氧化钙质量浓度、晶型控制剂用量及添加的分散剂种类对产品粒径的影响。结果表明,在二次碳化工序中,在碳化温度为20 ℃、氢氧化钙质量分数为6%条件下,加入2%（质量分数）晶型控制剂和聚乙烯醇分散剂,可以制得平均直径约150 nm、平均长度约1 μm、平均长径比为6~8的碳酸钙纳米棒。     

尺寸可控合成立方体纳米碳酸钙

在氢氧化钙-水-二氧化碳反应体系中，通过添加晶形控制剂成功地合成了立方体纳米碳酸钙，并且可做到粒径大小可控。研究了氢氧化钙浆液质量分数、反应起始温度、晶形控制剂的加入量对纳米碳酸钙颗粒大小及形状的影响。用XRD，BET，TEM等方法对样品进行了表征。     

涡旋内循环式反应器制备纳米碳酸钙的研究

采用涡旋内循环反应器制备出了粒径为30-40nm的纳米碳酸钙产品。探讨了设备结构、晶型控制剂、晶形调节剂、反应温度、氢氧化钙质量浓度和搅拌速度等对晶形和粒径的影响。     

非冷冻碳化法工业化生产针状纳米碳酸钙

通过开发复合型结晶导向剂,在实验室试验和中试的基础上,实现了在非冷冻(高温35~75℃)、氢氧化钙高浓度(质量分数7%~12%)条件下碳化生产针状(晶须)纳米碳酸钙。将该方法应用在石家庄博达钙业有限公司2.5万T/A的轻质碳酸钙工业装置上,经扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和比表面积测定分析表明,产品纳米碳酸钙的晶形为针状,粒度均匀、分布窄,粒径10~20 NM,长径比15~20,比表面积≥90 M2/G,总孔容≥0.26 ML/G。     

高压碳化法可控制备微纳米分级结构中空棒状碳酸钙及其表征

以氢氧化钙为钙源,D-葡萄糖酸钠为添加剂,在高压碳化釜中采用二氧化碳鼓泡碳化法制备出分散均匀,由立方状纳米粒子组装而成具有微纳米分级结构的中空棒状碳酸钙聚集体。探究了各因素对高压碳化法制备碳酸钙的影响,通过改变反应温度、D-葡萄糖酸钠的添加量、氢氧化钙的浓度等考察制备的最佳条件。采用SEM、TEM、XRD、FTIR和BET等测试手段对产品的结构和性能进行了表征。实验结果表明,所制备的微纳米分级结构中空棒状碳酸钙的平均直径约300nm,长度为1~2μm,壳壁由粒径为50~100nm的纳米立方状粒子聚集而成,壳层厚度约100nm。同时,在反应温度为120℃、氢氧化钙质量分数为2%、D-葡萄糖酸钠添加量为氢氧化钙质量的2%、反应时间为4h的条件下,所制备的中空棒状碳酸钙的分散性和均匀性最好。     

生产球形纳米碳酸钙新型碳化反应器开发研究

已经工业化的纳米碳酸钙生产方法所生产的产品多为立方形和纺锤形，目前还没有生产球形纳米碳酸钙的工业方法。给出了一种生产球形纳米碳酸钙的喷射一乳化新型组合式碳化反应器，并进行了小试和中试实验研究。在小型实验装置上，采用正交试验的方法，确定出粒度分布窄的球形纳米碳酸钙的最佳反应条件为：温度15℃，氢氧化钙浆液质量浓度65g／L，气液体积比5：1。在完成小试的基础上，建成了年产60t纳米碳酸钙的中试实验装置，并成功制备出平均粒径80nm球形纳米碳酸钙。     

纳米碳酸钙吸油值的研究

纳米碳酸钙作为一种无机填料,其吸油值大小决定了纳米碳酸钙的表面化学性质、下游加工应用性能,吸油值越小,颗粒的分散性越好,加工性能越好。采用正交试验法优选纳米碳酸钙的制备工艺,通过正交设计选取不同氢氧化钙浓度、晶型导向剂添加量、改性剂添加量及改性时间,经过碳化合成法合成纳米碳酸钙,对其吸油值进行考察,并对实验结果进行了极差分析。研究结果表明,影响纳米碳酸钙吸油值的主要因素是改性时间,其次是氢氧化钙浓度。通过正交试验得出最优的实验条件为:反应起始温度为45℃时,氢氧化钙浓度8.5%,晶型导向剂添加量0.9%,改性剂添加量3.5%,改性时间2 h,此时所得纳米碳酸钙吸油值为26.37。在最优条件下,所合成的纳米碳酸钙颗粒粒径为50～100 nm,晶型为立方体形,边界清晰,硅酮胶应用实验挤出性27.36 g/min,流变性黏度0.62 mPa·s,触变环面积2 334 Pa/s,屈服值133.56 Pa。     

溶胶-凝胶制备TiO2空气净化特性研究

利用XRD等手段对以钛酸四丁酯为原料采用溶胶-凝胶法制备的TiO₂纳米粒子的表面特性及其对空气环境中乙醛的光催化降解性能进行了测定。结果表明，乙醇与钛酸四丁酯体积比、溶胶pH、加水量和焙烧温度等对催化剂降解乙醛的活性有显著影响。在实验条件范围内，较短胶凝时间制备出的纳米粉末晶粒尺寸较小，活性较高。焙烧温度不但影响TiO₂粉末的粒径，而且对晶型的组成也有影响。锐钛矿晶型的光催化活性明显高于金红石晶型，锐钛矿型向金红石型转变的临界温度在（500～600） ℃。实验得到TiO₂最佳制备条件为：V(乙醇)∶V(钛酸四丁酯)=4、溶胶pH=3.0、加水量4 mL和焙烧温度(400～500) ℃。     

轻烧粉氨气法制备氢氧化镁阻燃剂的研究

以除硫酸根后的轻烧粉精制液为原料,氨气为沉淀剂,在无表面活性剂条件下制备阻燃剂型氢氧化镁。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和激光粒度仪对产品进行表征。实验研究了通氨速率、反应温度对氢氧化镁产品形貌和粒度的影响,在较优的反应温度和通氨速率条件下考察了纯晶种加入量对产品的影响。实验结果表明,在纯晶种加入量为3%（质量分数）、氨气流量为300 mL/min、沉镁温度为90 ℃为制备阻燃剂型氢氧化镁的最佳条件,在此条件下产品的粒径D50=1.2 μm,比表面积（BET）为6.3 m2/g,转化率达到81.2%。     

Fe3O4纳米材料的制备研究

研究用共沉淀法合成Fe3O4纳米颗粒,并系统考察了反应溶液的起始pH、处理温度和处理时间等因素对其晶粒纯度和尺寸的影响。同时研究了有机物包覆和乙醇-水反应体系制备产品。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对合成的纳米微粒的粒径、结构进行了检测。显示得到产物为晶粒生长完全的Fe3O4,平均粒度为14 nm。     

氢氧化铝活化对水热法制备勃姆石的影响

采用氢氧化铝粉体为原料,活化后通过水热法制备勃姆石。研究了氢氧化铝活化对勃姆石颗粒尺寸的影响,并讨论了相关机理。研究结果表明：未活化氢氧化铝水热反应所得产物颗粒粒径为2μm,经过加热（160～220℃）活化的氢氧化铝,水热反应所得产物的颗粒粒径在0.3～2μm变化。对活化氢氧化铝和水热反应中间产物进行表征,由结构分析推测作用机制：氢氧化铝加热活化过程中生成少量勃姆石,这些勃姆石在氢氧化铝水热反应转化为勃姆石（AlOOH）的过程中成为晶种,活化温度升高和活化时间延长,勃姆石晶种数量增加,氢氧化铝水热反应所得产物的颗粒粒径减小,并且加快了水热反应速率。该工作有望提供一种氢氧化铝水热法制备勃姆石的新途径和相关基础理论。     

CO2碳化法制备微米级球霰石型食品碳酸钙的研究

采用CO2碳化法制备了微米级球霰石型食品级碳酸钙,探讨了碳化温度、Ca2+浓度、混合气中CO2浓度等制备工艺参数对碳酸钙晶型和形貌的影响,探讨了氨水用量、碳化时间对碳酸钙产率的影响,并采用FT-IR、XRD和SEM对制备的碳酸钙进行了表征。结果表明,碳化温度升高、混合气中CO2浓度降低,制备的碳酸钙晶型由球霰石型转变为方解石型;Ca2+浓度增加,制备的碳酸钙颗粒尺寸增大,碳化时间增加,产率先增加后减小。最佳制备条件为碳化温度20℃,Ca2+浓度0.3 mol/L,混合气中CO2浓度30%,[氨水]/2[Ca2+]摩尔比为1.1,碳化时间为24 min,制备的微米级球霰石型碳酸钙颗粒分布均匀,平均粒径为3.79μm,产率>99%,重金属含量低于国家标准《食品添加剂GB1898-2007轻质碳酸钙》的要求。     

真空加热法制备立方晶型三氧化二锑

以湿法制得的斜方晶型三氧化二锑（Sb₂O₃）为原料,采用真空加热法制备了立方晶型的三氧化二锑。采用X射线衍射分析（XRD）和扫描电镜（SEM）对产物进行了表征,研究了体系压强、加热温度、加热时间对三氧化二锑晶型与粒度的影响。结果表明：当加热温度升高时,三氧化二锑由斜方晶型逐渐转变为立方晶型;但当加热温度升高至450 ℃时,已经全部转变为立方晶型的三氧化二锑中,部分立方晶型又开始转变为斜方晶型;随着加热温度的升高,样品团聚程度增加,样品的平均粒度逐渐增大。随着体系压强的下降和加热时间的延长,三氧化二锑由斜方晶型逐渐转变成立方晶型。但体系压强的下降,会增大样品团聚程度以及样品的平均粒度;加热时间延长,样品的平均粒度也逐渐增大。     

不同晶型纳米二氧化钛的水热合成

水热法合成了不同晶型、形貌和大小的纳米二氧化钛。利用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对所得的样品进行了表征。研究了pH值、水热反应温度和水热反应时间对纳米二氧化钛晶型、形貌和晶粒尺寸的影响。结果表明,前驱体pH值是决定产品晶型、晶粒尺寸和形貌的主要因素。随着水热反应温度的升高,纳米二氧化钛的晶粒尺寸逐渐变大,但pH=3.0时所形成的锐钛矿型纳米二氧化钛的晶粒尺寸却几乎不变;随着水热反应时间的延长,金红石型纳米二氧化钛晶粒的生长速度最快,而锐钛矿型的纳米二氧化钛的晶粒生长速度则最慢。     

The study on the effective factors of hydrothermal synthesis in preparing high quality crystalline α-quartz powders

In this study powders of high quality crystalline α-quartz were prepared by hydrothermal synthesis and parameters related to the preparation of the material were investigated. The degree of face development of the α-quartz crystal depended on the relative growth rates of a particular form that varies considerably with the degree of supersaturation. reaction temperature, concentration of mineralizers, and the amount of seed crystals in the feedstock. In the temperature range of 240–450°C and the pressure range of 100–300 atm, alkali hydroxides and alkali halides such as KOH. NaOH. Na₂CO₃, KF, and NaF were found to be the effective mineralizers. As the concentration of mineralizers increased, the particle size of crystalline α-quartz powders became smaller at lower reaction temperatures The fractional size distribution of synthetic crystal powders depended on the hydrothermal conditions. As the reaction time and the amount of seed crystals increased, the width of particle size distribution became narrower. The weighl mean particle size was in the range of 1 μm to 10 μm. The characterization of the products were carried out using XRD, SEM, PSA, FTIR, and Raman spectrometer.     

水性环氧乳液制备的影响因素

采用相反转法制备了水性环氧乳液,考察了乳化剂用量、乳化温度、乳化时间、共溶剂用量对乳液性能的影响,并利用纳米粒度分析仪对水性环氧乳液粒径进行了表征。实验结果表明:当乳化剂用量10%,乳化温度65℃,乳化时间1.25 h,共溶剂用量4%时,乳液的综合性能良好,乳液平均粒径770 nm,涂膜硬度3H,附着力1级。     

Preparation and assembly performance of colloidal particles of photonic crystals with controlled photonic band gaps

Monodisperse microspheres with average particle size in the range of 100–600 nm, whose main monomer was styrene, were prepared by soap-free emulsion polymerization. The factors influencing polymer colloidal particle sizes and size distributions were investigated, including initiator concentration, polymerization temperature and hydrophilic monomer amount. Then, six kinds of polymer microspheres with average size from 153 nm to 565 nm were selected to grow colloid photonic crystal by vertical deposition method. Results showed that photonic band gaps could be effectively adjusted by changing the particle size. The obtained photonic crystals were highly ordered face-centered cubic structures. Furthermore, vertical deposition was only suitable for particles with average size less than 300 nm.