纳米Sb2O3的制备方法综述＊

苏加强，牛 磊，刘 烨

(1.兰州工业研究院,甘肃 兰州 730050；2.兰州理工大学，甘肃 兰州 730050）

高效、低毒及环保型阻燃剂是阻燃领域研究与开发的主要方向，纳米级阻燃剂与微米级的阻燃剂相比具有小尺寸效应、量子尺寸效应以及表面效应等特性，由于纳米颗粒的粒径较小（小于100nm）、易于分散，被用作聚合物材料阻燃剂时，由于其填充数量少，与基体材料具有较好的相容性，可以增强聚合物材料的阻燃性能和力学性能等，在聚合物材料的应用中具有较为理想的效果。因此，新型纳米阻燃剂的开发与应用也逐渐成为阻燃剂研究领域重要的发展方向。目前，关于nano-Sb2O3颗粒的制备方法主要有液相法、气相法及固相法等。

1 液相法

采用液相法制备纳米颗粒一般可分为微乳液法、水解沉淀法以及溶胶-凝胶法等。杜兆芳等人[1]在超声场中的醇盐水解的方法，将SbCl3的晶体溶解于无水乙醇之中，在45℃条件下进行醇解1 个小时，再加入表面改性剂，缓慢地加入氨水并采用超声仪进行搅拌，搅拌一段时间后再进一步进行离心分离和过滤，使用乙醇以及去离子水洗涤制备的样品，过滤、干燥和研磨后便制备了nano-Sb2O3颗粒。制备出的nano-Sb2O3颗粒采用X 射线衍射仪进行表征分析，可以明显观察到nano-Sb2O3颗粒的特征衍射峰，与衍射峰标准卡片中特征衍射峰的位置相符，说明成功制备出了nano-Sb2O3颗粒，nano-Sb2O3颗粒的X 衍射峰比较尖锐，说明了nano-Sb2O3颗粒具有较高的结晶度。张琳等人[2]同样选用醇盐水解的方法，采用了非离子表面活性剂（TX-10），同时以异丙醇为醇化的试剂，设定并控制反应的温度为35℃，同样成功制备出粒径在20-30nm 的nano-Sb2O3颗粒。研究中发现采用正丁醇共沸的方法去制备nano-Sb2O3颗粒能有效地减少纳米粒子团聚程度，而且制备的nano-Sb2O3颗粒粒径更小，具有更好的分散性。同时发现当nano-Sb2O3颗粒粒径尺寸为20～30nm 时，nano-Sb2O3颗粒单位质量吸热量明显增大，这种明显的吸热效应可以有效地降低复合材料的分解速度，进而可以达到更好地阻燃效果。郑荣波等人[3]以水-乙二胺混合液作为溶剂，Sb2O3颗粒作为锑源，在室温条件下成功地合成了形貌和晶型可以调控的nano-Sb2O3颗粒。Yunxia Zhang 等人[4]在恒温瓶中加入乙醇和SbCl3，并将制备的混合液在高压釜中进行搅拌处理，再将NaBH4加入混合液中共混搅拌，混合液在连续搅拌30min 后，转移到聚四氟乙烯作为内衬的恒温高压釜之中，最后自然冷却至室温，再将收集的样品，采用无水酒精和蒸馏水进行洗涤后，在80℃条件下干燥8h，同样成功制备出形貌可控nano-Sb2O3颗粒。

2 气相法

采用气相的制备方法制备nano-Sb2O3颗粒主要包括等低压制备法[5,6]、离子法[7]、以及弧光放电制备法等。黎明等人[8,9]采用高频等离子体作为热源，Sb2O3颗粒作为原料，通过高温加热和快速骤冷的工艺，可以制备出nano-Sb2O3粉末，对制备粉末的化学成分、物相、粒径以及形貌等进行了表征分析。

结果表明，高频等离子方法制备出的nano-Sb2O3颗粒为立方晶系，颗粒的形貌为球形，纳米颗粒的平均粒径30nm。C.H.Xu[10]同样采用蒸发和冷凝的制备方法，将粒径为1.5μm 的锑粉放置在氧化坩埚中在管式炉中进行加热。炉子的温度控制在550℃左右，在气流的下游放置基板，冷凝沉积Sb2O3颗粒的温度控制在250℃左右，通过4 个小时的冷凝沉积后，制备出粒径尺寸在10-100nm 的nano-Sb2O3颗粒，当沉积时间再增长，nano-Sb2O3颗粒的尺寸会继续增加，沉积时间为20 个h，nano-Sb2O3颗粒的尺寸变为150～250nm，而且颗粒形貌有三角形，六角形和矩形等。这个实验说明在制备nano-Sb2O3颗粒的过程中通过控制动力学和反应热力学等条件可以成功地制备出尺寸可控的nano-Sb2O3颗粒。

3 固相法

徐建林等人[11,12]采用机械化学法制备了nano-Sb2O3颗粒，并系统分析了球磨的时间、球磨的转速以及球料比等工艺参数对制备的nano-Sb2O3颗粒粒径和形貌的影响，同时研究了不同表面改性剂对制备的nano-Sb2O3颗粒分散性能的影响等。在球磨的过程中加入液体石蜡等，可以防止nano-Sb2O3粉末粘附在磨罐上，同时改善粉末颗粒均匀性，在球磨的转速为400r/min，球磨的时间为30h 等实验条件下，成功制备出平均粒径尺寸100nm 的nano-Sb2O3颗粒。

4 结束语

我国的锑资源储量丰富，深化锑资源的应用逐步成为研究的热点，锑的氧化物作为阻燃协效剂在复合材料阻燃领域中使用广泛。但在锑资源逐渐减少的今天，将阻燃领域中的锑资源进行纳米化是节约资源和提高使用效率有效途径之一。目前，气相法、液相法与固相法制备三氧化二锑颗粒均取得较好的效果。在聚合物阻燃领域的应用中，通过将三氧化二锑进行纳米化处理可有效地提高了其与卤素阻燃剂协同阻燃的效率，同时可以减少三氧化二锑添加量，这对于节约现有的锑资源以及保护环境等都具有重要现实意义。