專利名稱：一種制備納米二氧化鉻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備納米二氧化鉻(Cr02)的方法，特別是涉及一種氧化法制備納米二 氧化鉻的方法。
背景技術(shù)：
Cr02是四價(jià)介穩(wěn)態(tài)鉻氧化物，相對(duì)分子量為83.995。為暗棕色或黑色粉末，不溶于水， 溶于硝酸。其居里溫度390-400K，保磁力高；溫差電動(dòng)勢(shì)非常小，約10^iv/K;室溫電阻率 0.1-0.9Q.cm。其飽和磁化強(qiáng)度與r-Fe203不相上下，但是由于Cr02的形狀很規(guī)則，幾乎無(wú)孔 洞，很容易獲得35-50Ka/m的矯頑力。另夕卜，近幾年發(fā)現(xiàn)Cr02具有半金屬性和幾乎100%的 旋轉(zhuǎn)極化，這一特殊性質(zhì)意味著G02薄膜具有低場(chǎng)通道磁化阻力，可能可以用在旋轉(zhuǎn)極化掃 描通道顯微鏡上，引起人們對(duì)二氧化鉻的廣泛研究。
Cr02主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面高級(jí)磁記錄材料(例如磁帶和計(jì)算機(jī)磁盤)、藥物成分 (聯(lián)邦制藥廠，聯(lián)邦多維他成分)、磁性復(fù)合材料以及磁性薄膜等。
由于Cr02的形狀規(guī)則，晶形完美，具有比較高的矯頑力，是一種高檔的磁記錄介質(zhì)產(chǎn)品， 其目前在磁記錄材料的應(yīng)用是其主要用途。
它廣泛應(yīng)用在高品質(zhì)磁帶中，這種磁帶通常稱為鉻帶，特點(diǎn)是高頻響應(yīng)好，信噪比高， 適合錄制動(dòng)態(tài)范圍較大的音樂(lè)節(jié)目(例如交響音樂(lè))。某些用途，如計(jì)算機(jī)卡盤帶、熱磁復(fù)錄 帶只能Cr02磁粉。
Cr02是聯(lián)邦多維他泡騰片的成分之一。適用于防治營(yíng)養(yǎng)不良、病中、病后營(yíng)養(yǎng)失調(diào)、新 陳代謝障礙、肝腎功能不全、甲亢、貧血等病癥。
Cr02可以作為一種主要成份應(yīng)用于磁性復(fù)合材料，Cr02也可以用作黑色磁性顏料。 目前工業(yè)化制備Cr02的方法是水熱法。水熱法合成Cr02的反應(yīng)物是Cr03+H20或者 Cr03+Cr203+H20，在50-200MPa的高壓下、反應(yīng)溫度在350-40(TC時(shí)，加入適量Sb、Te、Sb+Te、 Te+Fe、 Te+Fe、 Sn+Te和Sn+Te+Fe化合物作為改性劑，在攪拌作用下，反應(yīng)十幾個(gè)到幾十個(gè) 小時(shí)，得到粒度在l^im以下的工業(yè)級(jí)Cr02，但是水熱法工藝不能實(shí)現(xiàn)Cr"完全轉(zhuǎn)化。
基于目前Cr02水熱法工業(yè)化路線存在壓力高、工藝復(fù)雜、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等缺陷，我們開(kāi)發(fā) 了Cr02氧化法制備新工藝。
3目前商品化Cr02主要應(yīng)用于磁記錄材料，國(guó)內(nèi)外有多個(gè)廠家生產(chǎn)。由于近年來(lái)發(fā)現(xiàn)了 Cr02的一些特殊性質(zhì)半金屬性和幾乎100%的旋轉(zhuǎn)極化，這一特殊性質(zhì)有可能可以用在旋 轉(zhuǎn)極化掃描通道顯微鏡上；磁光記錄復(fù)合材料的研究進(jìn)展以及工業(yè)化應(yīng)用，作為主要成分之 一的Cr02也必然有比較大的需求；另外，隨著納米Cr02新性質(zhì)、新應(yīng)用的不斷發(fā)現(xiàn)，我們 開(kāi)發(fā)的納米Cr02氧化法制備綠色化工藝也可能會(huì)有比較大的市場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決目前Cr02制備中存在的Cr"污染問(wèn)題以及現(xiàn)有工藝的反應(yīng)溫度高、 壓力高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等反應(yīng)條件苛刻問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)更溫和的反應(yīng)條件。開(kāi)發(fā)的一種制備納米二 氧化鉻的方法，即在氧氣氣氛下，保持一定的反應(yīng)溫度和一定的反應(yīng)壓力下，反應(yīng)物被氧化 成納米Cr02的方法。
本方法的特點(diǎn)是原料是氫氧化鉻水合物，分子式Cr(OH)3.xH2O(x^0);氧氣氣氛，氧氣 初始?jí)毫?剛加入反應(yīng)器時(shí)的壓力)；封閉體系；需要一定的水蒸氣壓力，反應(yīng)物中水的質(zhì)量 與原料氫氧化鉻水合物質(zhì)量的比值水/氫氧化鉻水合物(w/w)范圍為0.001 5;需要控制反 應(yīng)溫度， 一般反應(yīng)溫度大于30(TC;反應(yīng)時(shí)間為0.01 360min, —般反應(yīng)時(shí)間小于60min。
本發(fā)明提供的一種制備納米二氧化鉻的方法，其步驟如下
1) 首先把氫氧化鉻水合物粉碎，可以使用球磨機(jī)或其它方式粉碎適當(dāng)時(shí)間；
2) 把粉碎后的氫氧化鉻水合物裝入高溫高壓反應(yīng)器中；
3) 按照一定水/氫氧化鉻水合物(w/w)比例加入適量水， 一般水/氫氧化鉻水合物(w/w) 范圍為0.001 5;
4) 通入適當(dāng)壓力的氧氣， 一般氧氣初始?jí)毫Ψ秶鸀?.001 7MPa;
5) 密封，使反應(yīng)體系成為封閉體系；
6) 升溫到指定反應(yīng)溫度T，并設(shè)置在反應(yīng)溫度下的反應(yīng)時(shí)間； 一般反應(yīng)溫度范圍為350 390°C; —般反應(yīng)時(shí)間小于60min;
7) 反應(yīng)結(jié)束后，把反應(yīng)器降溫到室溫并排出氣體，之后取出產(chǎn)物。
與現(xiàn)有工藝比，本發(fā)明所述的優(yōu)點(diǎn)在于
溫度更低，壓力更低；反應(yīng)時(shí)間大大縮短；不需要攪拌，對(duì)設(shè)備的密封要求更低；不需 要添加劑，產(chǎn)率100%，工藝綠色化，不存在Cr"污染問(wèn)題。


圖1氧化法制備出來(lái)的納米Cr02 XRD圖
具體實(shí)施例方式
實(shí)施實(shí)例1:
取球磨2 3h后的干燥氫氧化鉻水合物0.2g，放入剛玉坩堝中，然后加入0.4g去離子水。 把坩堝放在高壓反應(yīng)器中，密封，然后通入氧氣，排空換氣，直到反應(yīng)器內(nèi)空氣壓力低于原 來(lái)的1/1000，然后調(diào)節(jié)02壓力，使得氧氣初始?jí)毫?MPa。關(guān)閉閥門，在封閉體系中程序 升溫，設(shè)定反應(yīng)溫度為39(TC，并在39(TC保溫6h，之后降溫至室溫。然后開(kāi)釜，取出反應(yīng) 物，得到69.1nm的納米二氧化鉻。 實(shí)施實(shí)例2:
取球磨2 3h后的干燥氫氧化鉻水合物0.2g，放入剛玉柑堝中，然后加入0.4g去離子水。 把坩堝放在高壓反應(yīng)器中，密封，然后通入氧氣，排空換氣，直到反應(yīng)器內(nèi)空氣壓力低于原 來(lái)的1/1000，然后調(diào)節(jié)02壓力，使得氧氣初始?jí)毫?MPa。關(guān)閉閥門，在封閉體系中程序 升溫，設(shè)定反應(yīng)溫度為350 "C，并在35(TC保溫10min，之后降溫至室溫。然后開(kāi)釜，取出 反應(yīng)物，得到76.75nm的納米二氧化鉻。 實(shí)施實(shí)例3:
取球磨2 3h后的干燥氫氧化鉻水合物0.4g，放入剛玉坩堝中，然后加入0.4g去離子水。 把坩堝放在高壓反應(yīng)器中，密封，然后通入氧氣，排空換氣，直到反應(yīng)器內(nèi)空氣壓力低于原 來(lái)的1/1000，然后調(diào)節(jié)02壓力，使得氧氣初始?jí)毫?MPa。關(guān)閉閥門，在封閉體系中程序 升溫，設(shè)定反應(yīng)溫度為37(TC，并在37(TC保溫3h，之后降溫至室溫。然后開(kāi)釜，取出反應(yīng) 物，得到60.81nm的納米CrO2。
權(quán)利要求
1、一種制備納米二氧化鉻的方法，其特征在于反應(yīng)原料為氫氧化鉻水合物、氧氣、水；反應(yīng)環(huán)境為氧氣氣氛，具體制備步驟如下1)首先把氫氧化鉻水合物粉碎；2)把粉碎后的氫氧化鉻水合物裝入高溫高壓反應(yīng)器中；3)按照一定水/氫氧化鉻水合物(w/w)比例加入適量水；4)通入適當(dāng)壓力的氧氣；5)密封；6)升溫到指定反應(yīng)溫度，并設(shè)置在反應(yīng)溫度下的反應(yīng)時(shí)間；7)反應(yīng)結(jié)束后，把反應(yīng)器降溫到室溫并排出氣體，之后取出產(chǎn)物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于反應(yīng)原料氫氧化鉻水合物需要用球磨機(jī)或其它方式粉碎。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l，其特征在于要在反應(yīng)體系中加入一定水，水的量按照以下比例加入:水/氫氧化鉻水合物(w/w)范圍為0.001 5。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于反應(yīng)體系是在氧氣氣氛下，并且氧氣初始?jí)毫Ψ秶鸀?崖 7MPa。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l，其特征在于反應(yīng)體系是在封閉體系。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l，其特征在于需要一定的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間， 一般反應(yīng)溫度范圍為350 390°C; —般反應(yīng)時(shí)間小于60min。
全文摘要
一種制備納米二氧化鉻的方法，屬于無(wú)機(jī)材料制備領(lǐng)域，特別涉及到一種氧化法制備納米二氧化鉻的方法。本發(fā)明的特征在于以氫氧化鉻水合物為原料，經(jīng)過(guò)球磨法或其它方式粉碎后，按照水/氫氧化鉻水合物(w/w)為0.001～5的比例和水混合，在初始氧氣壓力為0.001～7MPa的氧氣氣氛下，保持恒定的反應(yīng)溫度，一般為350～390℃，反應(yīng)一段時(shí)間，一般反應(yīng)時(shí)間小于60min，就可以得到純凈的納米CrO₂。本方法工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件比現(xiàn)有工藝更溫和，具有推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)C01G37/027GK101684002SQ20081022272
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者懿 張, 徐紅彬, 裴振昭, 鄭詩(shī)禮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所