聚乙二醇4000对硫酸钡微粒形貌的调控作用

第45卷第12期无机盐工业2013年12月INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY13研究与开发聚乙二醇4000对硫酸钡微粒形貌的调控作用*陈丽萍(扬州工业职业技术学院化学工程学院,江苏扬州225127)摘要:以水溶性高聚物聚乙二醇4000(PEC4000)为分散剂, 研究了反应方式、聚乙二醇浓度、钡离子与硫酸根物质的量比等因素对硫酸钡微粒形貌和晶体结构的影响,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)等手段对合成样品的形貌和结构进行了表征。结果表明,反应体系经陈化和回流过程,均有利于硫酸钡微粒“溶解与再生长过程”的发生,易于得到较大尺寸的硫酸钡微粒;随着聚乙二醇浓度的增加，所得硫酸钡晶体的形貌呈现从十字花形经片状向棒状结构的显著变化，且在合适聚乙二醇浓度时可以得到具有良好光泽性能的片状硫酸钡单晶结构。钡离子与硫酸根物质的量比的改变也能影响硫酸钡微粒的形貌而得到新颖的“鱼骨刺"形的纳米结构。关键词:硫酸钡;聚乙二醇;形貌中图分类号:TQ132.35文献标识码:A文章编号: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合成可人为调控的具有特定形状、大小及结构(C2E4)胶束制备了碳酸钡纳米线。近年来，双亲水嵌的无机晶体是现代材料科学的重要研究方向"。通段共聚物作为无机晶体生长的调控剂已成功地用于过生物模拟方法，各类有机添加剂及模板可对无机对多种无机粒子形貌的有效调控18-11,但是,有关利物的形貌与结构进行有效调控[2]。该方法能够在温用聚乙二醇(PEG)来控制硫酸钡晶体生长的研究目和的条件下合成出具有多级结构、特殊形貌和优异前尚未见报道。笔者借助PEG的调控作用，用简性能的有机/无机复合材料。硫酸钡是一-种重要的无单的沉淀反应获得十字花形和鱼骨刺形的硫酸钡微机化工产品,由于具有价格低原料来源广、无毒性粒晶体，研究了PEG水溶液中反应方式、PEC浓度等特点,以及具有耐电磁波、光波辐射等特性,被广和Ba2+与SO2-物质的量比等因素对硫酸钡形貌和晶泛用于油漆、颜料涂料油墨、蓄电池等行业。普通型的影响。硫酸钡用作填充剂仅起增容、降低成本的作用,而超1实验部分细硫酸钡还具有补强作用31。对硫酸钡的形貌大小与晶型进行有效调控受到了研究人员的高度重视。胶1.1 仪器与试剂束微乳囊泡等常作为碳酸钡生长的模板[45),齐利试剂:RaCL (NH) Tior￥-100 、PEC4000明等62)用非离子表面活性剂四聚乙二醇单月桂醚等均为分析中国煤化工YHCNMHG*基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.21273194)。16无机盐工业第45卷第12期因可能是当体系中增加Ba*或者SO2浓度时,使得参考文献:两离子浓度的乘积更易于超过K,因而体系中硫酸1] Peyvandi K ,Haghtalab A ,0midkhah M R.Using an electrochemnical钡晶体的成核速度增加，晶体的生长速度则相对减technique to study the efctive variables un morphology and小,同时由于PEG4000的吸附作用,使得晶体不易deposition of CaCO3 and BaSO, at the metal surface[J]J.Cryst.Growth,2012 ,354(1): 109-118.于向大尺方向生长,晶体中的“鱼骨刺"形态仍保[2]} 张群,陈敏,孙新园,等.柠檬酸钠作用下碳酸钙的制备[J]人工留了片状硫酸钡沿某些晶面轴向生长的趋势。晶体学报, 2012,41(2):539 -543.图6给出不同Ba2*与SO2-物质的量比所得BaSO,晶体XRD谱图。图6表明,在PEG4000浓度calcium carbonate in the presence of a double hydrophilie block为0.9 mo/L条件下改变Ba2*与SO2物质的量比所copolye([J].Chem.EurJ.2001,7(1):106-116.得硫酸钡晶体XRD谱图基本相似(图6a、b、c),将4] Hopwood J D , Mann S.Synthesis of barium sulfate nanoparticlesand nanofilaments in reverse mielles and microemulsions[J].该谱图与硫酸钡XRD标准卡片(JCPDS24-1035)对Chem.Mater. , 1997 ,9:1819-1828.照可以看出所得产品结构为正交重晶石结构(121。其[5] Rohl A L,Gay D H,Davey R J,et al.neractions at the organic/中(020)晶面和(140)晶面仍为主、次衍射峰,而有别inorganie interface :molecular modeling of the interaction between于水体系中得到的硫酸钡晶体的衍射谱图(图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(水体系)using double-hydrophilic block copolymers [J]_Angew.Chem.Int.图6不同n(Ba*)/n(SO?)所得 BaSO, 晶体XRD谱图Ed. ,2000 ,39(3):604-607.[10] Qi L M ,Collen H.Anonietti M.Synthesis and characterization of3结论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作为分散剂,[11] Colfen H,Qi L M, Mastai Y,et al.Formation of unusual 10-petal制备了具有不同形貌和尺寸的BaSO晶体。随着聚BaSO4 structures in the presence of a polymeric additive[J ].Cryst.乙二醇4000浓度的增加,所得BaSO.晶体的形貌呈Growth Des. ,2002 ,2: 191-196.现从十字花形经片状向棒状结构的转变，且在合适[12] Zhang M ,Zhang B.Synthesis and surface properties of submnicronPEC4000浓度时可以得到具有良好光泽性能的片barium sulfate particles{J].AppL.Surf.Sci. ,2011 ,258:24 -29.状BaSO,单晶结构。Ba2+与SO2物质的量比的改变也能影响BaSO,微粒的形貌而得到新颖的“鱼骨刺”收稿日期:2013-06-24作者简介:陈丽萍(1974- ).女 ,硕士,讲师,主要从事应用化学方形的纳米结构。合成较好的光泽片状硫酸钡单晶粉面的研究。末在涂料等化工领域具有良好的应用前景。联系方式:lpchen03011@126.com大阪钛业科技生产高性能锂电池负极材料Si0当前锂离子充电电池负极材料多采用石墨,其理论容量采用碳膜(碳涂层)通过化学气相沉淀法(CVD)对Si0粒子进为372 mA.h/g,实际运行中为360 mA.h/g,且基本接近极限。行包覆,有效抑制了Si0在充放电过程中锂化合物的产生引大阪钛业科技(大阪千夕二少厶夕)口沙一)于2012年起局部的膨胀和收缩，从而延长了锂电池的使用寿命。目前，开发出可用作锂电池负极材料的Si0产品,其理论容量为大阪钛业科技中国煤化工试用产品。1 700~1 800 mA.h/g,是石墨的5倍。此外该产品为非晶构造,YHC N M H G 22013-10-14