纳米氢氧化镁阻燃剂的制备工艺

第61卷　第11期 化　工　学　报 Vo l .61　No .11　2010年11月 CIESC Jo urnal N ov ember 2010研究简报氯化镁溶液氨气鼓泡反应制备纳米氢氧化镁范天博,李　雪,马　超,刘云义(沈阳化工大学化学工程学院,辽宁沈阳110142)关键词:氢氧化镁;氨气鼓泡法;形成机理中图分类号:T Q 132.2 文献标识码:A文章编号:0438-1157(2010)11-3025-08Preparation of magnesium hydroxide nanoparticles by bubblin ggaseous ammonia into ma gnesiu m chloride solutionFAN Tianbo ,LI Xue ,MA Chao ,LIU Yunyi(Schoo l o f Chemical Engineer ing ,Sheny ang U nivers ity o f Chemical Techno lo gy ,S henyang 110142,L iaoning ,China )Abstract :M ag nesium hy dro xide nanopa rticles w ere sy nthesized in one step v ia bubbling gaseous ammo nia into magnesium chloride so lution w ithout any m odificatio n .The sam ples w ere characterized w ith scanning electron microscope (SEM ),X -ray pow der diffraction (XRD ),and thermal g ravimetric analy sis -differential therm al analysis (TG -DTA ).T he influence o f reaction time and tem perature o n the mo rpholog y of Mg (OH )2nano particles w as investigated by expe riments ,and based o n the reaction pro cess of bubbling g aseous ammo nia into m agne sium chloride solutio n ,the mo rpholo gy and g row th mechanism of Mg (OH )2nanoparticle s w ere analy zed and discussed .I t w ill be widely used in industry due to its simple pro cess and special mo rpholog y .Key words :magnesium hydroxide ;g aseous am monia bubbling metho d ;grow th m echanism 2010-01-07收到初稿,2010-08-12收到修改稿。

氢氧化镁阻燃材料摘要：氢氧化镁是一种无机阻燃材料，具有无毒、低烟、安全等优点，近些年来展示了良好的应用前景。

本文介绍了制备氢氧化镁阻燃材料的组成体系，氢氧化镁的阻燃机理，总结了氢氧化镁阻燃剂的制备方法，及其应用领域和国内外的发展现状。

关键词：氢氧化镁阻燃机理制备方法应用领域发展现状1、氢氧化镁阻燃材料概况氢氧化镁(Magnesium Hydroxide，MH)，，分子式为Mg(oH)2，相对分子质量为58.33。

白色粉末，呈六角形或无定形片状结晶。

氢氧化镁受热分解为氧化镁和水，初始分解温度为340℃，当达到430℃时，分解速度加快，490℃时，分解完全，分解吸热量为0.”kJ/g(44.8kJ/mol)。

生产氢氧化镁阻燃剂的原料有天然矿物原料和液体原料两类，矿物原料主要是含镁非金属矿物，包括水镁石，菱镁矿，白云岩等;液体原料以海水，盐湖卤水，地下卤水为主[1]。

氢氧化镁作为高聚物基复合材料的阻燃填料，已在塑料、橡胶和电缆等材料之中加以应用。

氢氧化镁的阻燃机理被认为是:l)具有比聚合物大得多的热容，故在受热分解前就可吸收大量的热量。

2)受热分解释放出的大量水分(脱水量为30.9%)吸收了大量热量(约1370J/g)，从而降低了聚合物材料表面火焰的实际温度，使其降解速度减慢，可燃气体的产生量减少。

3)分解过程中释放的大量水蒸气可覆盖火焰，降低燃烧面空气中氧浓度并稀释可燃性气体，4)分解后产生的Mgo是良好的耐火材料，覆盖于聚合物表面阻挡热传导和热辐射，从而提高聚合物抵抗火焰的能力，起到隔绝空气和阻止燃烧的作用;高活性的MgO层还能吸附很多物质(包括自由基和碳)，并能促进聚合物材料炭化，促进燃烧时快速形成炭化层[2]。

2、氢氧化镁阻燃材料制备方法氢氧化镁阻燃材料的制备方法主要有两种，一种是对天然矿物水镁石进行粉碎与超细粉碎使其达到所需的粒径后再对其进行表面改性，从而制得氢氧化镁阻燃材料;另一种是利用化学沉淀法，以含有MgC12、MgSO4或者Mg(NO3)2等镁盐成分的卤水等为原料与碱类物料在水介质中反应，生成的Mg(0H):经过洗涤、干燥等工艺得到。

沉淀法制备纳米氢氧化镁的工艺探讨摘要：纳米氢氧化镁是片状结晶，具有典型的纳米片层状结构，在340℃分解而生成氧化镁。

不溶于水，溶于酸和铵盐溶液。

该产品具有纯度高、粒径小，可进行原位包覆改性等优异性能，能更均匀地分散于PA、PP、ABS、PVC等橡胶、塑料产品。

以硫酸镁和氨水为原料，在微波辐射的反应条件下，利用直接沉淀法合成纳米氢氧化镁，并分别考察了不同氨水浓度、硫酸镁溶液浓度、反应时间、微波辐射间歇对氢氧化镁颗粒粒径的影响，并通过XRD、TEM对产物的结构和形态进行表征。

关键词：氢氧化镁；直接沉淀法；纳米Abstract：Nano magnesium hydroxide is flaky crystal, with a typical slice layer structure. Magnesium oxide is generated in the decomposition of Nanomagnesium hydroxide at 340 ℃. It is insoluble in water, soluble in acidand ammonium salt solution. The product has excellent properties suchas high purity, small particle size, modified in situ coating. It can bemore evenly dispersed in the PA, PP, ABS, PVC and other rubber andplastic products. With magnesium sulfate and ammonia as rawmaterials in the microwave radiation conditions, nano magnesiumhydroxide is generated using direct precipitation method. Nanomagnesium hydroxide particle diameter size is investigated in differentconcentration of ammonia, concentration of magnesium sulfate,reaction time, microwave radiation frequency. The structure andmorphology of the as-prepared samples were examined using XRD andTEM.Keyword：Magnesium hydroxide; direct precipitation; Nano1引言1.1纳米氢氧化镁的物化性质纳米氢氧化镁是指通过特殊方法和工艺制备的粒径介于1～100nm的新型氢氧化镁。

纳米氢氧化镁的制备方法1、直接沉淀法直接沉淀法制备纳米氢氧化镁是向含有Mg2 +的溶液中加入沉淀剂,使生成的沉淀从溶液中析出,最常见的是氢氧化钠法和氨法直接沉淀法操作工艺简单,控制反应条件可制得片状、针状和球形的纳米氢氧化镁粉体。

2、均匀沉淀法均匀沉淀法不是直接加入沉淀剂,而是向溶液中加入某种物质,使它与水或其它物质发生化学反应生成沉淀剂,沉淀剂在整个溶液中均匀生成,从而使反应在溶液中均匀进行。

均匀沉淀法制备纳米氢氧化镁一般是用尿素和可溶性镁盐反应3、反向沉淀法直接沉淀反应法是把沉淀剂加入盐溶液，这样由于溶液pH 变化将引起沉淀颗粒的ξ电位经历由正到负的过程,而当颗粒表面电荷为零时颗粒会发生二次凝聚,导致颗粒团聚长大。

反向沉淀法是把盐溶液加入到碱性沉淀剂中,使反应体系的pH 始终处在碱性范围内,使氢氧化镁颗粒表面始终带负电,有效地避免了团聚体的产生,从而可获得粒度小、分布均匀的纳米氢氧化镁颗粒。

4、沉淀- 共沸蒸馏法液相法制备纳米Mg (OH) 2 的团聚问题一直没有得到很好的解决,加入分散剂可以有效防止液相反应阶段的团聚,但由于Mg (OH) 2 颗粒表面吸附水分子形成氢键,OH 基团易形成液相桥,导致干燥过程中颗粒结合而产生硬团聚。

采用非均相共沸蒸馏干燥技术可有效脱除颗粒表面的水分子,从而更有效地控制团聚。

选择的共沸溶剂要能与水形成共沸混合物,共沸条件下蒸汽相中含水量大,其表面张力要比水小。

此外,它本身的沸点要尽可能的低。

常用的共沸溶剂是一些醇类物质,如正丁醇、异丁醇、仲丁醇和正戊醇等。

戴焰林等将制备的Mg(OH) 2沉淀用一定量的正丁醇打浆,于93 ℃共沸蒸馏, 体系温度由93 ℃升高到正丁醇的沸点117 ℃的过程中水分完全蒸发，在117 ℃下继续蒸发除去正丁醇,最后得到了粒径为50～70 nm 的片状氢氧化镁。

但由于正丁醇会对环境造成一定的污染，并且正丁醇的回收也比较麻烦，因此,要想实现工业化生产还有一定的难度。

氢氧化镁阻燃剂生产方式有两种：一是利用化学合成法，即通过利用含有氯化镁的卤水、卤矿等原料与苛性碱类在水介质中反应，生成的氢氧化镁经过滤、洗涤干燥就可得到；另一种方式是通过天然矿物水镁石经磨细到所需粒度制得。

氢氧化镁的制备：先配制50％(质量分数)化镁溶液和20％(质量分数)的氢氧化钠溶液两者按n(MgCl2)：n(NaOH)=1搅拌混合5min，然后倒入1000mL的高压釜中拌，升温到180℃恒温搅拌8h。

之后快速冷却，用蒸馏水洗涤、抽滤多次后，将所得膏状物在(1055)℃下烘干得到氢氧化镁(MH)白色粉体产品。

由于盐田产水氯镁石中含有少量泥沙等不溶性杂质，制备氢氧化镁之前必须对其进行除杂预处理。

其方法是将水氯镁石加入到一定量的去离子水中，在低温度下搅拌溶解成饱和氯化镁溶液，过滤除去悬浮物杂质。

取过滤除杂后饱和氯化镁溶液，用适量去离子水稀释成含Mg2+3～4mol／L的卤水，氨水浓25％，沉镁反应时氨水和卤水同时滴加到带有搅拌置的反应器中，该反应器预先加入有一定量由氨水与氯化铵配制成的反应底液(pH为11)。

通过控氨水与卤水的滴加速度来控制反应体系的pH=11不变，反应温度为55℃。

反应生成的Mg(OH 过滤分离后用稀氨水和无水酒精先后各洗涤三次。

然后置于无水酒精中，采用超声波分散。

过滤分离后在真空干燥箱中于60℃条件下进行真空干燥，得到白疏松的超细氢氧化镁粉末。

将净制好的卤水(MgCl2)2L置放于5L的烧杯中，搅拌，同时滴加相等体积的NaOH溶液，卤水与NaOH溶液物质的量比为1：2，滴加时间1h，得到Mg（OH）2浆液。

一步法将卤块加水溶解，精制卤液打入反应釜中，加水调至要求的浓度后升温到50~70℃；一定浓度的氨水在混合槽中加入一定量的表面处理剂，在搅拌下溶解时间1h左右。

然后慢慢地将氮表面处理剂溶液加入到反应釜中进行反应，反应温度50~70℃，反应时间1~2h。

待氨处理剂溶液加完后，提高反应液温度到80~90℃，恒温处理2~3h后，放料进行过滤、干燥、粉碎，制得氢氧化镁阻燃剂产品。

纳米阻燃氢氧化镁/聚氧化乙烯复合聚合物电解质李亚娟1,*詹晖2刘素琴1黄可龙1周运鸿2(1中南大学化学化工学院,长沙410083;2武汉大学化学与分子科学学院,武汉430072)摘要：合成了纳米氢氧化镁作为聚氧化乙烯(PEO)基聚合物电解质的增塑剂和阻燃剂,并对其进行X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和热重(TG)分析研究.制得的氢氧化镁为片状六方晶体,尺寸在50-80nm 之间,纳米氢氧化镁在340℃时开始热分解.对纳米氢氧化镁/PEO 复合聚合物电解质的电化学研究结果显示:纳米氢氧化镁/PEO 复合聚合物电解质的离子电导率随着添加纳米氢氧化镁的质量分数的增加先增大后减小,其在5%-10%之间时,复合聚合物电解质的离子电导率达到最大值.纳米氢氧化镁的添加使复合聚合物电解质的阳极氧化电位有一定程度的提高,纳米氢氧化镁具有改善PEO 阳极抗氧化能力的作用.关键词：锂离子电池;纳米氢氧化镁;阻燃;聚氧乙烯;聚合物电解质中图分类号：O646Nanosized Flame Retarded Hydroxide Magnesium/Poly(ethylene -oxide)Composite Polymer ElectrolyteLI Ya -Juan 1,*ZHAN Hui 2LIU Su -Qin 1HUANG Ke -Long 1ZHOU Yun -Hong 2(1College of Chemistry and Chemical Engineering,Central South University,Changsha 410083,P.R.China ;2College of Chemistry and Molecular Sciences,Wuhan University,Wuhan 430072,P.R.China )Abstract ：We prepared nanosized hydroxide magnesium (Mg(OH)2)as a plasticizer and a flame -retarding additive for a poly(ethylene -oxide)(PEO)based polymer electrolyte.We characterized the prepared compound using transition electron microscopy (TEM),X -ray diffraction (XRD),and thermogravimetry (TG).The prepared hydroxide magnesium particles are hexagonal crystals with sizes of 50-80nm.The decomposition of the prepared nanosized hydroxide magnesium started at 340℃.Electrochemical measurements shows that the ionic conductivity of the Mg(OH)2/PEO composite polymer electrolytes (CPEs)increases initially and then decreases with an increase in hydroxide magnesium content.It reaches a maximum when the hydroxide magnesium mass fraction is between 5%and 10%.The anodic decomposition potential of the CPEs increases to a certain extent as the hydroxide magnesium content increases.Hydroxide magnesium has a positive influence on the electrochemical stability of PEO.Key Words ：Lithium ion battery;Nanosized hydroxide magnesium;Flame -retarding;Poly(ethylene -oxide);Polymer electrolyte[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.-Chim.Sin .,2010,26(9)：2387-2391目前,已经商品化的锂离子电池基本上采用有机液态电解液.而有机液态电解液沸点低,易燃烧,这就限制了锂离子电池的发展.采用不挥发的聚合物固体电解质是解决这一问题的有效途径之一.聚氧化乙烯(PEO)具有独特的分子结构和空间结构,它既能提供足够高的给电子基团密度,又具有柔性聚醚链段,因此,能够以笼囚效应有效地溶解阳离子[1],是目前研究得最广泛深入的锂离子聚合物固体电解September Received:January 15,2010;Revised:May 13,2010;Published on Web:June 23,2010.*Corresponding author.Email:yajuanlee@;Tel/Fax:+86-731-88879850.The project was supported by the National Science Foundation for Post -doctoral Scientists of China (20080440989)and Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (20090162120011).中国博士后基金(20080440989)和高等学校博士学科点专项科研基金(20090162120011)资助项目鬁Editorial office of Acta Physico -Chimica Sinica2387Acta Phys.-Chim.Sin.,2010Vol.26质体系.锂离子在PEO基聚合物电解质中的迁移过程可以认为是锂离子与氧官能团的配位与解离过程.在电场作用下,随着高弹态中分子链段的热运动,迁移离子与氧基团不断发生配位-解离.通过局部松弛和PEO的链段运动进行快速迁移.该运动主要发生在无定形相中,电导率比在晶相中高2-3个数量级[1].对于PEO聚合物电解质而言,由于锂离子的迁移主要是在聚合物的非晶区进行,而PEO易结晶,因此其室温或低于室温时的电导率比较低,大都小于10-6S·cm-1,限制了纯PEO聚合物电解质的应用.为抑制PEO结晶以提高聚合物电解质的离子电导率,目前采用的方法主要有:(1)通过与其他聚合物[2-5]或无机物[6-17]共混,以破坏PEO分子链排列的规整性,获得非晶结构,提高离子电导率;(2)通过形成无规共聚物[18]、嵌段共聚物[19]、梳形共聚物[20-22]、超枝化和星形聚合物[23-25]以及交联[26],以破坏PEO的结晶,提高离子电导率.PEO与无机颗粒特别是纳米级粉末进行复合是改善PEO基聚合物电解质性能最有效、最简单的方法.许多高比表面的颗粒如SiO2[10]、TiO2[11]、MgO[12]、Al2O3[13]、铁电材料BaTiO3和SrTiO3[14]、LiAlO2[15]、导电的碳黑[16]和AlBr3[17]等被作为填料加入聚合物基体中,制得的复合聚合物电解质(CPE)的机械性能和电化学性能方面都有明显提高.对于此类复合材料机械性能的提高,可用无机粉状材料填充高分子材料增强理论来解释.无机粉末粒子和聚合物分子链通过范德华力相互作用,形成一种三维网络结构,当聚合物分子链受到应力作用时,可以通过网络交联点将应力分散到其他分子链上,这样即使其中一根分子链断裂,其它链可以照样起作用,而不至于危及整体.加入无机填料后,CPE的电导率升高是因为:一方面填料与聚合物相互作用,尤其是纳米级的微粒能分散于聚合物分子之间,影响聚合物电解质在室温下的相组成,增大了体系的无定形相含量,提高了分子链段的蠕动能力[27];另一方面,填料作为Lewis 酸与锂盐负离子X-及PEO中的O等Lewis碱发生反应,减少Li+-X-离子对,增大了自由载流子的数目,而且也减弱了O-Li+相互作用,使锂离子更容易传输,从而增大了离子电导率.另外不论是物理改性还是化学改性PEO基聚合物电解质的主要成分还是聚醚链锻,通过理论计算PEO的氧指数(LOI)在17.5%左右.一般认为LOI≥27%的物质为阻燃性物质.据此可知PEO属于易燃物,所以提高其阻燃性也是至关重要的.因此填充的无机纳米颗粒如果具有阻燃性能,复合聚合物电解质的电化学性能和安全性能都会有很大的提高.氢氧化镁(Mg(OH)2)属于添加型无机阻燃剂,它的热分解温度高,初始分解温度为340℃,到490℃时分解完全[28].受热分解产生水,同时吸收大量热.吸热总量为44.8kJ·mol-1.它还能促进聚合物的成炭作用,形成保护层.与同类无机阻燃剂相比,在使高分子材料获得优良的阻燃效果之外,还能够抑制烟雾和卤化氢等毒性气体的生成.氢氧化镁在生产、使用和废弃物产生的过程中均无有害物质排放,是一种环境友好的绿色阻燃剂.本文制取了纳米级氢氧化镁,将纳米级氢氧化镁与PEO复合制取聚合物电解质.1实验部分1.1纳米氢氧化镁的制备采用沉淀法制备氢氧化镁.分别称取适量的Mg(NO3)2·6H2O(分析纯,上海试剂厂)和十二烷基磺酸钠(Aldrich)置于烧杯中,加入二次水,将烧杯于90℃水浴中搅拌使其溶解.另称取适量LiOH·H2O(分析纯,上海试剂厂)溶于水中,将LiOH溶液缓慢加入到上面的Mg(NO3)2溶液中,加入的同时迅速搅拌.保持混合物在90℃水浴中继续搅拌1h.将产物抽滤后置于真空干燥箱内80℃烘干.1.2复合聚合物电解质膜的制备采用溶液浇注法制备复合聚合物电解质膜.称取所需量的LiN(CF3SO2)2(LiTFSI)(Aldrich)和纳米Mg(OH)2,加入一定量的甲醇(分析纯,上海试剂厂)中,磁力搅拌4h分散均匀.按PEO中乙氧基与锂盐的物质的量之比为20∶1来称取PEO(MW=4×106, Aldrich),并加入到上述混合液中,继续磁力搅拌24 h.待物料混合均匀后,将其倒入聚四氟乙烯平底圆盘中.常温下,于通风橱中缓慢挥发溶剂,溶剂挥发完毕便得到复合聚合物电解质薄膜,然后将电解质薄膜转移到真空干燥箱中,在70℃真空干燥48h.将干燥好的膜放入充满氩气的手套箱内保存备用. 1.3离子电导率的测定电导率的测定使用的仪器是荷兰ECO CHEMIE公司生产的AUTOLAB PGSTAT12型电化学工作站.在充满氩气的手套箱中,将一定厚度的2388No.9李亚娟等：纳米阻燃氢氧化镁/聚氧化乙烯复合聚合物电解质聚合物电解质膜夹入两个面积为0.8cm 2的不锈钢阻塞电极之间,并密封.测量其交流阻抗谱.通过阻抗谱图拟合求出电解质膜的本体电阻R .根据公式σ=L /(R ·S )计算电解质膜电导率.式中σ为聚合物电解质膜的电导率;L 为电解质膜厚度;R 为聚合物电解质膜的本体电阻;S 为电解质膜面积.测试不同温度下电解质膜的电导率时,将待测体系在指定温度下恒温3h 以达到充分的热平衡.频率范围1-105Hz,电压振幅为5mV.1.4电化学稳定窗口的测定电解质的电化学稳定窗口是表征电解质的重要参数之一,由于锂离子电池使用具有高氧化电位的正极材料(一般大于4V),因此电解质必须具有宽的电化学稳定窗口.电化学稳定窗口测定采用的是上海辰华仪器公司生产的CHI600型电化学工作站.采用线性扫描法测量电化学稳定窗口,铂电极为工作电极,锂片为对电极和参比电极,电流突然增大的点所对应的电位即认为是聚合物电解质的电化学稳定窗口电位.扫描速率为1mV ·s -1.1.5性质表征X 射线衍射(XRD)测试采用的是日本岛津公司生产的XRD6000型X 射线粉末衍射仪,采用Cu 靶K α,加速电压为30kV,电流为30mA,扫描速率为4(°)·min -1,扫描范围10°-80°;采用JEM -2010型透射电子显微镜(TEM)(日本)对制得的氢氧化镁形貌进行观察.热重(TG)分析采用北京光学仪器厂生产的WCT -1A 型微机差热天平.温度范围是:室温-800℃,升温速率10℃·min -1.2结果与讨论2.1改性氢氧化镁的制备与表征图1是直接沉淀法合成的氢氧化镁的透射电镜照片,由图1可看出,制得的氢氧化镁具有片状六方形结构,并且尺寸在50-80nm 之间.图中氢氧化镁周围有尺寸只有几个纳米的小颗粒,可能是少量残留在样品中的十二烷基磺酸锂.图2是氢氧化镁XRD 图谱,其主峰完全符合六方Mg(OH)2晶体结构.谱图中2θ角为18.6°、32.8°、38.0°、50.8°、58.6°、62.1°、68.2°、68.8°和72.0°时分别出现的是(001)、(100)、(101)、(102)、(110)、(111)、(103)、(200)和(201)衍射峰.但(103)和(200)基本重合,说明部分氢氧化镁片状六方形结构不够完整,这从图1中也可以观察到部分氢氧化镁晶体不是规则的六方形.图3是氢氧化镁的热重曲线,在100℃以内约5%的失重主要来源于产物中物理吸附的水份的蒸发.340-390℃温度区间的失重是氢氧化镁的热分解失水过程.从热重曲线还可以看出,在200-250℃温度区间有个微弱的失重,主要来源于产物中残留的少量的十二烷基磺酸锂的分解.图3氢氧化镁的热重曲线Fig.3Thermogravimetric curve of Mg(OH)2图1氢氧化镁的透射电镜照片Fig.1TEM image of Mg(OH)2图2氢氧化镁的XRD 图谱Fig.2XRD pattern of Mg(OH)22389Acta Phys.-Chim.Sin.,2010Vol.262.2氢氧化镁/PEO 复合聚合物电解质的电化学性能图4是复合聚合物电解质PEO 20LiTFSI+氢氧化镁的电导率随氢氧化镁添加量的变化曲线,由图可知不论是在25℃还是60℃,复合聚合物电解质的离子电导率随氢氧化镁添加量的增加先增大后减小,在5%-10%之间达到最大值,这是因为改性氢氧化镁的加入抑制PEO 的结晶,使聚合物向易于离子传输的非晶态结构转变.纳米氢氧化镁添加量为15%时复合聚合物电解质的离子电导率虽然开始降低,但仍然高于没添加纳米氢氧化镁的纯PEO 聚合物电解质的离子电导率.而纳米氢氧化镁添加量达到30%时,复合聚合物电解质的离子电导率低于纯PEO 聚合物电解质的离子电导率.这说明纳米氢氧化镁的添加量过多反而会阻碍PEO 分子的链段运动,从而导致离子电导率降低.从图4还可看出,随着温度的升高相同组成的复合聚合物电解质的离子电导率先快速升高,60℃之后离子电导率升高趋缓.这主要是PEO 分子在60℃开始熔融,低于60℃时,随着温度提高,无定型相增加,故离子电导率增加.而高于60℃时,温度增加,无定型相的含量增加不明显,故离子电导率增加趋缓.图5和图6分别是复合聚合物电解质在25和80℃时的阳极氧化曲线.由图5和图6可以很清楚地看出,不论在25℃还是在80℃,纯PEO 聚合物电解质的阳极抗氧化电位约在4.5V,而添加了纳米氢氧化镁的复合聚合物电解质的阳极抗氧化电位有一定提高.这说明纳米氢氧化镁对提高PEO 聚合物电解质的电化学稳定性有很好的作用.研究者普遍认为无机粉末的加入,吸收了聚合物电解质中的杂质、氧气和残余水份,使这些活性小分子不能参与电极反应,从而使得聚合物电解质的阳极抗氧化能力得到提高[14].3结论纳米氢氧化镁/PEO 复合聚合物电解质中,随着纳米氢氧化镁添加量的增加,复合聚合物固体电解质的离子电导率先增加后减小,添加量在5%-10%之间,复合聚合物电解质的离子电导率达到最大值,添加量大于15%后,复合聚合物电解质的离子电导率低于未添加纳米氢氧化镁的纯PEO 聚合物电解质的离子电导率.同时,纳米氢氧化镁可提高PEO 聚合物电解质的阳极抗氧化能力,对提高聚合物电解质的电化学稳定性有很好的作用.这些研究结果图6复合聚合物电解质在80℃时的阳极氧化曲线Fig.6Anodic decomposition curves of the CPEsat 80℃图4不同温度下复合聚合物电解质离子电导率随氢氧化镁质量分数(w )的变化曲线Fig.4Ionic conductivity of composite polymer electrolyte as a function of hydroxide magnesium mass fraction (w )at different temperatures图5复合聚合物电解质在25℃时的阳极氧化曲线Fig.5Anodic decomposition curves of the CPEsat 25℃2390No.9李亚娟等：纳米阻燃氢氧化镁/聚氧化乙烯复合聚合物电解质表明,纳米氢氧化镁/PEO复合聚合物电解质相比纯PEO聚合物电解质的综合性能有很大提高.存在的主要问题是氢氧化镁在PEO中的分散性有待改善.合成更小颗粒的氢氧化镁,并通过在氢氧化镁颗粒表面接上一定的有机基团,是改善氢氧化镁颗粒在PEO中的分散性的重要方法,这也是我们以后关于纳米氢氧化镁/PEO复合聚合物电解质研究工作的重要内容.References1Armand,M.Solid State Ionics,1994,69:3092Glasse,M.D.;Idris,R.;Latham,R.J.;Linford,R.G.;Schlindwein, W.S.Solid State Ionics,2002,147:2893Park,Y.W.;Lee,D.S.J.Non-Cryst.Solids,2005,351:1444Itoh,T.;Hirata,N.;Wen,Z.Y.;Kubo,M.;Yamamoto,O.J.Power Sources,2001,97-98:6375Yu,X.Y.;Xiao,M.;Wang,S.J.;Zhao,Q.Q.;Meng,Y.Z.J.Appl.Polymer Sci.,2010,115:27186Li,X.L.;Guo,J.;Wu,Q.;Cheng,Y.;Long,Y.C.;Jiang,Z.Y.Acta Phys.-Chim.Sin.,2005,21:397[李雪莉,郭娟,吴强,程岩,龙英才,江志裕.物理化学学报,2005,21:397]7Sumathipala,H.H.;Hassoun,J.;Panero,S.;Scrosati,B.Ionics, 2007,13:2818Wang,L.S.;Yang,W.S.;Li,X.W.;Evans,D.G.Electrochem.Solid-State Lett.,2010,13:A79Rossi,N.A.A.;West,R.Polym.Int.,2009,58:26710Walls,H.J.;Zhou,J.;Yerian,J.A.;Fedkiw,P.S.;Khan,S.A.;Stowe,M.K.;Baker,G.L.J.Power 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纳米氧化镁的制备方法1.水解法水解法是制备纳米氧化镁的一种常用方法。

首先，将一定量的硝酸镁（Mg(NO3)2）溶解在去离子水中形成镁离子溶液。

然后，将溶液加热至80-100℃，加入适量的碱液（如氨水或碳酸氢铵），以调节溶液的pH值。

在适当的温度下，镁离子会与碱液中的氢氧根离子结合生成氢氧化镁（Mg(OH)2）。

接下来，将得到的氢氧化镁进行分散，加入一定的表面活性剂，如十二烷基硫酸钠（SDS），利用超声波或机械搅拌等手段将其分散成纳米尺寸的颗粒。

最后，将分散的氢氧化镁进行煅烧，将其转化为纳米氧化镁。

2.水热法水热法是一种简单有效的制备纳米氧化镁的方法。

首先，将一定量的镁盐（如硝酸镁）溶解在去离子水中，并添加足够的碱性物质（如氨水或碳酸氢铵）调节溶液的pH值。

然后，将溶液真空干燥得到固体样品。

接下来，将得到的固体样品置于高压容器中，在恒定的温度和压力下进行水热反应。

在合适的条件下，水热反应能够促使溶液中的镁离子与氢氧根离子结合，并形成纳米氧化镁。

最后，将反应得到的产物进行过滤、洗涤和干燥等处理，即可得到纳米氧化镁。

3.气相法气相法是一种制备高纯度纳米氧化镁的方法。

首先，将一定量的镁金属沉积在纯净的基底上，如石英玻璃片。

然后，将镁金属在合适的温度下进行煅烧，形成镁蒸汽。

接下来，将镁蒸汽与氧气或水蒸汽进行反应，生成氧化镁气体。

最后，将氧化镁气体沉积在基底上，形成纳米氧化镁薄膜。

这种方法可以通过控制反应温度和时间等参数来控制纳米氧化镁的尺寸和形貌。

4.其他方法除了上述几种常见的方法外，还有很多其他方法可以用于制备纳米氧化镁。

例如，溶胶-凝胶法、共沉淀法、微乳液法等。

这些方法利用溶胶在液相中的成核和生长过程来制备纳米氧化镁颗粒。

其中，溶胶-凝胶法是一种低温制备纳米氧化镁的方法，通过将金属盐与氧化剂进行水解、缩聚和凝胶化等反应来制备氧化镁凝胶，最后通过煅烧处理得到纳米氧化镁。

而共沉淀法是通过将镁盐与沉淀剂（如碱金属盐）同时加入溶液中反应，通过沉淀形成纳米氧化镁。

清华大学科技成果——水热法制备氢氧化镁阻燃剂成果简介长期以来我国制盐行业对资源的利用主要集中在制盐方面，而对于制盐副产物的综合利用及深加工方面重视不足。

制盐中副产的苦卤（氯化镁含量高达百分之十以上）利用率小于20%，不但造成资源的严重浪费，而且破坏了周边地区的生态平衡。

我国目前盐化工行业对镁资源利用十分薄弱，仅有少部分镁盐被用来生产廉价的六水氯化镁（300-400元/吨）和七水硫酸镁（500-600元/吨），其余大部分闲置在海盐区。

因此镁资源的高度利用直接关系到含盐资源（海水、盐湖、地下卤水等）的可持续开发。

在镁系产品中，阻燃型氢氧化镁由于国内外市场潜力很大而独具魅力。

随着塑料工业的快速发展，对阻燃型热塑性高聚物的需求与日俱增，对阻燃剂的需求特别是对无毒、抑烟、热稳定性高的氢氧化镁阻燃剂的需求将更为迫切。

氢氧化镁阻燃剂可用于各种复合材料如电线、电缆、家电、建材，尤其适合与加工温度较高的PP、PA、POM 等聚合物配合使用。

我国从80年代后期开始进行氢氧化镁的研究与开发，1998年不同规格氢氧化镁总生产能力约为1.0-1.2万吨/年，但绝大部分产品性能较差，表现为形状不规则，粒径分布宽，纯度低，比表面积偏大，团聚现象明显，限制了氢氧化镁阻燃剂的工业应用。

应用说明清华大学近年来一直致力于氢氧化镁阻燃剂的研究与开发，经过多年努力，现已开发出氢氧化镁阻燃剂的常温合成-水热改性技术，产品性能指标达到国际同类企业的标准。

该项技术以制盐行业副产的氯化镁为主要原料，产品附加值高（保守售价10000元/吨）。

现已完成千吨级工业中试并通过青海省鉴定。

技术指标形貌：六方片状；粒径：0.2-1.5微米；纯度：≥97%（视原料纯度而定）；比表面积：小于25m2/g。

研制的氢氧化镁阻燃剂产品效益分析按年产2000吨规模计，成本：约5000元/吨，售价：10000元/吨，年创产值2000万元，年创利税1000万元。

合作方式技术转让或合作开发，年产2000吨规模，技术开发费：300万元，水热设备加工费：约1000万元（国产），其它常规设备费（包括常温合成、过滤、干燥、粉碎、分级）：约2000万元。

纳米氢氧化镁的制备及表征纳米氢氧化镁是氧化镁（MgO）的一种nano-scale料，它的结构和性质有着许多独特的优点，如低热扩散系数和能够吸收有机污染物（如 VOCs）等。

纳米氢氧化镁可用于多种应用，如污水处理、储氢等，但为了使纳米氢氧化镁表现出其最佳性能，首先必须制备高品质的纳米氢氧化镁。

纳米氢氧化镁制备一般包括两个步骤，即氢氧化镁制备和结晶。

氢氧化镁制备包括水热法、直接溶剂法和固体化学法等。

其中，水热法是最常用的方法，它的原理是由水解引起的，即将 MgCl2 NaOH合溶于水中，并在 80-90条件下加热，当温度达到 90，氯离子会迅速被氢离子取代，形成了氢氧化镁。

氢氧化镁用于结晶时，一般将其放入超声波液体中，使其受到超声波振动，使其分解为更细小的孔径，使其得到 nano-scale粒径。

接下来，应对制备的纳米氢氧化镁的物性进行表征。

常见的表征方法有表面积、热分析、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等。

其中，表面积测定可用于测定纳米氢氧化镁的比表面积。

热分析可用于研究纳米氢氧化镁的热力学性能，如热重分析（TGA）和差热分析（DSC）等。

XRD研究纳米氢氧化镁晶体结构的常用方法，可以确定纳米氢氧化镁的晶型和晶粒尺寸。

扫描电子显微镜是表征纳米氢氧化镁形貌的有效方法，可用于直观显示纳米氢氧化镁的形态和尺寸。

最后，应探讨纳米氢氧化镁的应用及其可能的未来发展方向。

纳米氢氧化镁可用于污水处理，其优点在于它可以有效吸附有机物，而且具有良好的耐腐蚀性，对环境伤害也很小。

纳米氢氧化镁也可以用于氢存储，可以高效存储氢分子，可以有效地利用氢资源。

此外，纳米氢氧化镁还可用于精细化工，如石油加工和有机合成反应。

而未来，将会研究纳米氢氧化镁新型的制备方法和改性，以及其具有更强功能和性能的应用。

综上所述，纳米氢氧化镁是一种独特的纳米材料，具有许多优点，可用于多种应用。

不仅要制备合格的纳米氢氧化镁，还要对其物性和可能的应用进行表征和探讨，以更好地发挥其最佳性能。

环保阻燃材料制备方法
环保阻燃材料是指在满足使用要求的前提下，能够降低或避免火灾发生、减少火势扩散和燃烧时产生有害气体与物质的材料。

制备环保阻燃材料的方法有很多种，以下是其中一种简单的方法：
材料准备：
1. 纳米氢氧化镁（Mg(OH)2）粉末：500克
2. 高分子聚合物（比如聚丙烯、聚苯乙烯等）：500克
3. 水：适量
4. 环保阻燃剂（比如硅酸铝钠等）：适量
制备过程：
1. 将纳米氢氧化镁（Mg(OH)2）粉末和高分子聚合物混合均匀。

2. 加入适量水搅拌均匀，直至形成糊状物。

3. 加入适量环保阻燃剂，继续搅拌均匀。

4. 将混合物倒入模具中，压实并进行干燥。

5. 取出干燥后的制品，并进行加工。

制备好的环保阻燃材料具有良好的阻燃性能和环保性能，可以广泛应用于建筑装饰、电子产品、汽车工业等领域。