[发明专利]室温固相反应制备氯氧化铋的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用室温固相反应制备氯氧化铋的方法，属于无机材料制备领域。

背景技术

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日中国发明专利公开号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℃下进行水热反应，生成氯氧化铋纳米珠光颜料。2010年8月18日中国发明专利公开号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℃)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℃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℃”。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。