1.简介:铬酸钡(BaCrO4)通常被用作一种加强气相氧化反应的氧化剂和催化剂,还有被用作一种对可见光有反应的高效光催化剂[1]。铬酸钡不仅可用作导火器和烟火剂,还可用于制造颜料、陶瓷等,特别是在制作混合延迟组合物时。铬酸钡分解温度高,分解时能吸收热量,当铬酸钡与不同的可燃剂组合用作延迟组合物并充当氧化剂或阻燃剂时,使铬酸钡具有多功能性[2]。因此,它对延迟组合的燃烧性能有很大影响。由于其潜在的应用价值,合成具有可控大小和形状的BaCrO4就显得尤为重要[1]。
2.合成与工艺:
2.1 有很多关于合成铬酸钡的报道。人们用反胶束法合成出了BaCrO4纳米带,用多孔氧化铝瓣膜模板法合成出了BaSO4和BaCrO4纳米棒,用水热法合成出了一组具有纳米棒、纳米带形貌的铬酸盐。吴庆生等利用乳液瓣膜体系合成出了BaCrO4薄片和棒,利用便捷的绿豆芽植物双模板法合成出了BaCrO4枝状超结构和碎片状结构。这里介绍一种便捷有效的新的胶束体系,这种PVP/H2O /环己醇的新胶束体系在低温下合成正交相的BaCrO4微纳材料非常实用。与传统的以烷烃作为油相的微乳液相比,这种新的胶束体系表现出一定的特殊性[1]。
2.2 合成BaCrO4的主要实验步骤:将含硝酸钡 Ba(NO3)2和重铬酸钾K2Cr2O7的盐分别溶解在极性溶剂水中?配制含表面活性剂PVP的胶束溶液,其中各溶液中 分别加入环己醇10mL。并且各个胶束溶液中水和表面活性剂PVP的摩尔比例均为20:1。然后将两种胶束溶液混合,搅拌,在室温下静置或者在水热条件下反应一段时间。通过离心分离出黄色沉淀,分别用去离子水和无水乙醇洗涤数次。60 ℃下干燥24小时?得到产品[1]。
3.制备及纯度测定:
3.1 制备
制备铬酸钡的反应式为2BaCl2+Na2Cr2O7+H2O→2BaCrO4↓+2NaCl+2HCl.实验中将含有氯化钡溶液的烧瓶置于恒温水浴中,通过恒流泵将重铬酸钠溶液滴加到氯化钡溶液中。滴加后搅拌溶液并保持温热10分钟。然后取出烧瓶冷却至室温并保持30min,使铬酸钡完全沉淀。为了研究不同条件对铬酸钡产率和形状的影响,进行了正交实验L9(43)的设计[3]。
正交实验L9(43)制备铬酸钡的正交实验见表1:
表1 铬酸钡制备正交试验[3]
根据正交表,设置良率作为区间分析的指标,四个因素的顺序为D>B>A>C,最优组合为A2B2C2D3.即获得铬酸钡最高收率的条件为:滴速1.17ml/min,浓度为0.8mol/L,温度为45°C,pH值为7[3]。
3.2 纯度测定
1700傅里叶变换红外光谱仪用于分析最佳条件下制备的铬酸钡的红外光谱。铬酸钡的FT-IR如图1所示[3]。
红外吸收峰值在940.22、900.83和858.40cm-1图1中的标准光谱可归因于CrO的特征吸收峰42-.制备的铬酸钡红外光谱与标准光谱基本一致,未观察到所制备的铬酸钡的其他吸收峰,表明制备的铬酸钡纯度较高[3]。
图1 铬酸钡纯度分析的红外光谱[3]
4.铬酸钡分析方法:
传统的铬酸钡分析方法是硫酸钡沉淀法或者氧化还原滴定法,镁粉则采用络合滴定法。早在1982年中国兵器工业第213研究所就制定了这一类药剂的分析方法。该分析方法为:先取1份试样,硝酸溶解后用硫酸亚铁铵标准溶液氧化还原法测定铬酸钡;另取1份试样,盐酸溶解后用EDTA络合滴定法测定镁。该方法回避了硫酸钡沉淀法的繁琐手续[2]。
参考文献
[1]. 田广茹, 微乳液法合成铬酸钡微晶. 济宁学院学报, 2010. 31(03): 第29-32页.
[2]. 薛蓉莉等, 火工药剂中铬酸钡和镁粉含量测定方法的改进. 火工品, 2008(04): 第42-44页.
[3]. 齐艺等, 含铬酸钡的共沉淀延期药制备及燃烧性能测试(英文). Journal of Measurement Science and Instrumentation, 2018. 9(01): 第73-77页.
通过深入研究重铬酸铵的合成与应用,可以更好地了解其在化学和相关领域中的潜在价值和作用。
简述:重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]是铬盐产品中附加值较高的产品之一,主要用于催化剂、磁性材料、合成染料、鞣革和陶瓷釉料等。目前,国内外铬盐工业一般采用重铬酸钠氯化铵(Na2Cr2O7)复分解反应生成重铬酸铵。每生产1t重铬酸铵产品消耗氯化铵450kg,同时副产氯化钠600kg。即生产中的纯碱转化为比它价值更低的副产品氯化钠,同时还要消耗大量的氯化铵,且氯化钠中通常还残留0.5%(质量分数)左右的重铬酸钠。这一方面造成铬的损失,另外含Cr6+的氯化钠的处理及利用也是一大难题。
1.制备:
将铬酸钠碳氨转化得到的NaNH4CrO4·2H2O复盐结晶,经低温热分解得到铬酸钠和重铬酸铵,以这2个产物为原料经重结晶可以制备重铬酸铵产品。实验过程如下:
(1)溶解度的测定
以铬酸钠(AR)和重铬酸铵试剂(AR)为原料,采用等温合成复体法测定体系各组分的溶解度。精确称量各组分,在250mL的高压聚乙烯瓶中配制成溶液与固相混合体系,置入超级水浴恒温槽内(±0.5℃),从溶液中取样分析,待其组成基本不变时,测定溶液中各组成离子浓度,采用化学分析和X射线衍射分析以确定平衡固相的组成。
(2)Na+、NH4+、Cr6+的分析
Na+采用原子吸收分光光度法测定;CrO42-的浓度采用硫酸亚铁铵-硫酸标准溶液滴定法测定;NH4+采用甲醛法测定。
(3)重铬酸铵的制备
以重铬酸钠试剂(AR)为原料,与氨水(AR)按1∶1(物质的量比)反应,冷却结晶得到NaNH4CrO4·2H2O,在控温180℃(±1℃)的烘箱中热分解至恒重。
2.应用:制备三氧化二铬。
Cr2O3是一种重要的无机材料,具有广泛的应用范围,可用作催化剂、冶金原料、耐火材料、研磨剂、热喷涂材料,此外,在一些行业还有其他特殊用途,如高级着色剂,氢吸附材料,传感电极和太阳能吸收器。以铬铁合金在氨水溶液中电化学氧化制得重铬酸铵,热分解后可获得产品三氧化二铬。实验步骤如下:
将铬铁颗粒装入阳极框内,阴极板置于阳极两侧。将一定物质的量比的(NH4)2CrO4和NH3·H2O溶液加入电解槽进行电解,通电6h后停止电解。将电解得到的混合料浆经过过滤分离得到电解液,再经过蒸发、浓缩、冷却和结晶,重铬酸铵固体粉末即制备完毕。最后,将重铬酸铵在850℃条件下热分解,洗涤和干燥,制备出三氧化二铬。
参考文献:
[1]田森,叶雪梅,冯海涛等. 温度对重铬酸铵热分解制备三氧化二铬的影响 [J]. 无机盐工业, 2019, 51 (10): 60-63.
[2]刘昌见. 重铬酸铵清洁生产新工艺 [J]. 无机盐工业, 2013, 45 (05): 41-43.