新型磷酸盐与纳米氧化镁的制备与应用

纳米氧化镁的制备以及概述刘勇，李嘉力，张亦达摘要：对目前纳米氧化镁的制备与应用做了一些详尽的概述与总结。

关键词：纳米；氧化镁；制备生产工艺；现状章节内容：一、纳米材料介绍二、纳米氧化镁的研究现状和研究目的与意义三、纳米氧化镁的的特性四、纳米氧化镁的制备与方法比较五、纳米氧化镁的应用六、后言一、纳米材料介绍纳米是长度单位,1纳米是1米的十亿分之一,20纳米相当于1根头发丝的三千分之一。

纳米技术是研究尺寸在纳米级（1~100nm）之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。

而我们现今讲到的纳米材料是是其尺寸在一维尺度上要小于100纳米,并且其性能(电学、磁学、光学、热学、化学和力学等)不同于块状材料的一类材料体系。

二、纳米氧化镁的研究现状和研究目的与意义纳米材料研究的现状：目前阶段(从 1994年到现在) ,纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注 ,正在成为纳米材料研究的新的热点纳米氧化镁的研究现状目前,日、美、德等国进行了纳米氧化镁的研究,其中日本处于领先地位。

20世纪90年代以后,我国的纳米氧化镁的研制开发才开始起步。

北京化工大学于2002年成功研制出纳米氧化镁,并申报了国家发明专利(专利申请号:02155467.6)目前国内纳米氧化镁的制备和表征仍处于实验室探索阶段,尤其是由实验室向工业化的过渡方面,还无法提供完善坚实的理论基础,还有大量的研究工作要做"因此,纳米氧化镁粒子的制备和表征以及改性研究在今后一定时期内仍是国内的主要研究内容和主攻方向纳米氧化镁的研究目的与意义我国镁资源十分丰富,是世界上生产镁化合物的主要国家之一。

纳米氧化镁由于其独特的用途,成为开发镁资源的首选产品之一,它的研究开发必将大大推动我国丰富镁资源的综合利用和高附加值镁产品的开发。

意义在于丰富纳米氧化镁制备理论与技术，优化生产工艺的目的,从而方便、快捷、低成本地得到不同粒度大小和不同形貌的纳米氧化镁粉体,以便满足不同用途的需要。

纳米氧化镁的制备及其应用纳米氧化镁的制备及其应用引言纳米材料在当今科技领域得到了广泛的应用和研究，纳米氧化镁作为一种纳米材料，也逐渐引起了人们的关注。

本文将重点探讨纳米氧化镁的制备方法以及在各个领域的应用。

一、纳米氧化镁的制备方法纳米氧化镁的制备方法有多种途径，本章将介绍其中的一些典型方法。

1. 水热法制备纳米氧化镁水热法制备纳米氧化镁是一种常见的方法。

首先，将氯化镁溶液与氢氧化钠溶液混合反应，产生氢氧化镁。

然后，将氢氧化镁溶液加入到高温高压的水热反应体系中进行反应，反应一段时间后，用离心机分离出沉淀，沉淀即为纳米氧化镁。

2. 气相法制备纳米氧化镁气相法制备纳米氧化镁主要是利用物理或化学手段将氧化镁气体分解成氧化镁纳米粒子，然后通过沉积或沉淀的方式得到纳米氧化镁。

常用的气相法包括喷雾热解法、溅射法等。

3. 模板法制备纳米氧化镁模板法是一种制备纳米材料的常用方法，同样适用于纳米氧化镁的制备。

该方法通过将纳米材料自组装在特定形状的模板上，经过处理后得到纳米氧化镁。

常见的模板包括聚苯乙烯微球、介孔材料等。

二、纳米氧化镁的应用领域纳米氧化镁具有较高的比表面积和特殊的物理、化学性质，因此在多个领域具有广泛的应用。

1. 生物医学领域纳米氧化镁在生物医学领域有着潜在的应用前景。

其具有抗菌性能和生物相容性，可以用于制备细菌过滤器、医用材料等。

此外，纳米氧化镁还具有较好的成骨性能，可用于骨组织工程。

2. 环境污染治理纳米氧化镁可以应用于环境污染治理领域。

由于其较大的比表面积和催化性能，可以用于重金属离子的吸附和去除，如汞、铅等有害物质。

3. 电子领域纳米氧化镁在电子领域具有重要的应用。

其具有优异的电学性能和较高的热导率，可以用于制备高效电子器件、导电胶体等。

4. 防腐蚀领域纳米氧化镁还可以应用于防腐蚀领域。

在金属腐蚀方面，纳米氧化镁具有优秀的阻化学性能和防腐蚀性，可以起到有效保护金属的作用。

结论本文综述了纳米氧化镁的制备方法以及其在各个领域的应用。

纳米氧化镁的制备方法纳米氧化镁是一种具有广泛应用前景的功能材料，其制备方法有多种，包括化学法、物理法和生物法等。

本文将重点介绍化学法制备纳米氧化镁的方法。

化学法制备纳米氧化镁的常用方法是溶胶-凝胶法。

该方法主要包括溶胶制备和凝胶处理两个步骤。

溶胶制备是通过将适量的镁盐溶解在溶剂中，形成溶胶溶液。

常用的镁盐有氯化镁、硝酸镁等。

溶剂一般选择无机溶剂如水、醇类等。

在溶胶制备过程中，可以通过控制温度、搅拌速度和溶剂浓度等参数，调节溶胶的粒径和浓度。

凝胶处理是将溶胶进行干燥和煅烧处理，形成纳米氧化镁。

这一步主要是通过控制干燥温度、时间和煅烧温度等条件，使溶胶中的镁盐发生化学反应，生成氧化镁。

除了溶胶-凝胶法，还有其他化学法可以制备纳米氧化镁，如水热法和沉淀法。

水热法是利用高温高压的条件，在反应体系中形成高度饱和的溶液，通过调节温度、压力和反应时间等参数，使溶液中的镁盐发生水热反应生成纳米氧化镁。

沉淀法是将适量的镁盐加入到碱性溶液中，通过沉淀生成氧化镁。

在沉淀过程中，可以通过调节溶液pH值和沉淀温度等条件，控制纳米氧化镁的粒径和形貌。

化学法制备纳米氧化镁的优点是制备过程简单、成本较低，并且可以控制纳米颗粒的形貌和粒径。

然而，化学法制备纳米氧化镁也存在一些问题，如反应过程中需要使用一些有毒的溶剂和试剂，对环境造成污染。

此外，纳米氧化镁的制备过程需要严格控制反应条件，否则会影响其纳米颗粒的形貌和性能。

化学法是制备纳米氧化镁的一种常用方法，包括溶胶-凝胶法、水热法和沉淀法等。

这些方法可以通过调节反应条件，制备出具有不同形貌和粒径的纳米氧化镁。

然而，在实际应用中，还需要进一步研究和改进制备方法，以提高纳米氧化镁的制备效率和性能。

新型磷酸盐与纳米氧化镁的制备与应用
无机新材料都是通过一定技术和方法制备出来的。

主要合成方法有：固相合成法和液相沉淀法等。

液相沉淀法是将原料配成溶液后进行化学变化,合成无机新材料。

它是将各种可溶解在水中的物质进行反应生成不溶性沉淀物质,它是利用能够溶于水中的物质进行反应生成,然后将沉淀物加热烘干或高温煅烧分解,最终得到所需要的无机新材料。

直接沉淀法、均匀沉淀法和共沉淀法是液相沉淀法的三种主要类型。

其优点是反应过程简单,成本低,能合成单一或复合超细粉体材料,便于推广和工业化生产。

本论文就是采用液相沉淀法来合成新型磷酸盐和纳米氧化镁粉体材料。

摘要水菱镁矿(4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O)是一种储量丰富的天然碱式碳酸盐矿物，其质地纯净、色泽洁白、杂质含量低，是制备阻燃剂、活性氧化镁、重质碱式碳酸镁、纳米氢氧化镁等镁质产品的优质矿产原料。

然而，由于地域、交通、技术等因素，限制了它的开发利用，国内相关研究很少。

因此，如何将水菱镁矿加以开发利用，制备出一系列优质镁系化合物，是目前的主要研发工作。

纳米氧化镁、纳米氢氧化镁具有独特的性能，是重要的无机化工原料，广泛应用于多种领域，因此本研究致力于以水菱镁矿为原料开发绿色环保、成本低廉、适宜工业化生产优质纳米氧化镁、纳米氢氧化镁的方法并探究其在重金属废水处理方面的应用。

本文以水菱镁矿为原料，采用“煅烧-水化-煅烧”的简单工艺路线制备出了具有不同特性的纳米氧化镁，且实验过程中无需加入任何其他试剂。

实验探究了煅烧条件对样品形貌、结晶度、晶粒尺寸及比表面积的影响，结果表明，温度的升高或煅烧时间的延长有助于提高氧化镁的结晶度，促进晶体生长，减小比表面积。

实验最终得出：在650 ℃下煅烧1 h，可得到比表面积高达188.3 m2/g 的介孔网状氧化镁；在850 ℃下煅烧4 h，可得到棒状、哑铃状的MgO纳米颗粒。

将实验所得的高比表面积介孔网状氧化镁重复“水化+煅烧”实验，结果表明，重复水化步骤，可提高氢氧化镁样品的结晶度，促进晶粒生长，煅烧后的氧化镁基本能保持前驱体的结构。

实验最终得出：二次水化可得到具有六角片状的纳米氢氧化镁，将其在650 ℃下煅烧1 h，可得到片状纳米氧化镁；在850 ℃下煅烧1 h，可得到片状介孔纳米氧化镁。

接着以水菱镁矿为原料，通过多种方法对比，确定了“煅烧-水化-煅烧-水热”的工艺路线可制备出具有规则六角片，高分散的纳米氢氧化镁。

实验探究了水热条件，结果表明，在水热过程中，控制水热条件可改变晶体的生长方向，使极性弱的001晶面暴露增多，极性大的101晶面暴露减少。

专利名称：一种制备纳米氧化镁的新方法专利类型：发明专利
发明人：张保林,许珂,侯翠红,王光龙,陈可可申请号：CN200710137521.1
申请日：20070726
公开号：CN101353176A
公开日：
20090128
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种制备纳米氧化镁的新方法。

本发明涉及纳米材料的制备技术，特别是制备纳米氧化镁粉体的新方法，属于无机化工及纳米材料技术领域。

本发明以氧化镁为原料，用碳酸铵或碳酸氢铵将其直接转化为纳米氧化镁的前驱体，转化反应以活性剂为微乳反应器，即在有机溶剂保护下进行转化反应。

转化反应时放出的氨，用水吸收，与煅烧碱式碳酸镁收集的二氧化碳反应生成碳酸铵(或碳酸氢铵)作为原料备用，同时前驱体沉淀母液为碳酸铵和碳酸氢铵的混合物，可循环利用。

将制得的前驱体真空干燥，高温煅烧制得纳米氧化镁。

所制得的纳米氧化镁团聚程度小，粒子分布均匀，平均粒径小(≤30nm)，比表面积大(≥150m/g)，而且原料便宜易得，工艺简单且流程短，操作方便，易于实现工业化生产。

申请人：郑州大学
地址：450001 河南省郑州市科学大道100号
国籍：CN
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磷酸盐材料的制备及应用研究随着科技的发展和人们对环境保护的重视，新型功能材料的研究和应用越来越受到广泛关注。

其中，磷酸盐材料因其具有高温稳定性、较好的化学稳定性、良好的电化学性能和生物相容性等优良特性，已被广泛用于电池、催化剂、光电材料、生物医学材料等领域，成为当前研究的热点之一。

一、磷酸盐材料的制备方法磷酸盐材料一般采用溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法、水热合成法等多种方法进行制备。

其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法，它通过溶液中的化学反应制备材料，其中的溶胶指的是稳定形态的高分子化合物，凝胶指的是生成的三维网状结构。

该方法具有制备工艺简单、产物纯度高、易于控制反应条件和制备材料的复杂形状等优点。

水热法是一种将气相或溶液态反应物置于高压釜中，在高压和高温下，使反应得到加速的制备方法。

它可以制备出纳米材料，如纳米磷酸铁、纳米磷酸钇等。

二、磷酸盐材料在电池领域中的应用1.锂离子电池锂离子电池是一种高效、环保的蓄电池，其中正极材料主要采用的是改性过渡金属氧化物和磷酸盐等材料。

磷酸铁锂是一种典型的正极材料，其优点在于具有高的钠离子和锂离子传输速度、较好的电化学性能、高的循环稳定性和较长的使用寿命等。

同时，磷酸铁锂还具有无毒、无污染、低成本等优点，因此成为了锂离子电池中的重要材料。

2.燃料电池燃料电池是一种利用氢气、甲烷等作为燃料和氧气为氧化剂，通过化学反应产生电能的新型电源。

其中，固体氧化物燃料电池（Solid oxide fuel cell，SOFC）由于具有较高的电转换效率和长达数年的使用寿命，成为了研究的热点之一。

磷酸钙是一种重要的电解质材料，具有较好的导电性、较高的化学稳定性、良好的氧离子和质子传导性能等特性，因此被广泛应用于SOFC中，制备出高性能的燃料电池。

三、磷酸盐材料在其他领域中的应用1.催化剂磷酸盐材料是一种重要的催化剂，可以用于化学反应中的催化剂以及汽车尾气净化中的催化剂。

磷酸钇、磷酸镧、磷酸铁等材料都广泛用于氧化、还原反应、甲醛、苯等有机物的加氢和加氧等反应，并取得了较好的效果。

纳米氧化镁粉纳米氧化镁粉是一种具有广泛应用潜力的纳米材料。

它由纳米级的氧化镁颗粒组成，具有较大的比表面积和较高的活性。

本文将详细介绍纳米氧化镁粉的制备方法、特性以及其在不同领域的应用。

一、制备方法纳米氧化镁粉的制备方法多种多样，常见的有溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等。

其中，溶胶-凝胶法是一种常用且较为简单的制备方法。

首先，将适量的镁盐和适量的碱溶液混合，并在适当的条件下搅拌反应。

随后，在适当的温度和时间条件下，将反应混合物进行干燥和煅烧处理，最终得到纳米氧化镁粉。

二、特性纳米氧化镁粉具有许多独特的特性，使其在各个领域具有广泛的应用前景。

1. 较大的比表面积：纳米氧化镁粉的比表面积较大，通常在50-200 m2/g之间。

这种较大的比表面积使其具有更好的活性和吸附性能，有利于其在催化、吸附、储能等方面的应用。

2. 良好的化学稳定性：纳米氧化镁粉具有较好的化学稳定性，能够在高温、高压等苛刻条件下保持其结构和性能的稳定性。

这种化学稳定性使其在高温催化、耐火材料等领域有着广泛的应用。

3. 良好的光学性能：纳米氧化镁粉具有较好的光学性能，具有较高的透光性和较低的反射率。

这种光学性能使其在光学涂层、光学器件等领域有着广泛的应用。

三、应用领域纳米氧化镁粉在各个领域都有着广泛的应用潜力，下面将重点介绍其在催化、吸附、储能和生物医药等领域的应用。

1. 催化应用：纳米氧化镁粉具有较高的催化活性和选择性，可用于催化剂的制备。

在有机合成、废气处理等领域，纳米氧化镁粉可以作为催化剂催化反应，提高反应效率和产物纯度。

2. 吸附应用：纳米氧化镁粉具有较好的吸附性能，可用于水处理和废气处理等领域。

纳米氧化镁粉可以吸附水中的重金属离子、有机物等污染物，从而净化水质。

同时，它也可以吸附废气中的有害气体，净化环境。

3. 储能应用：纳米氧化镁粉具有较高的放电容量和循环稳定性，可用于锂离子电池的制备。

纳米氧化镁粉可以作为锂离子电池的正极材料，提高电池的储能性能和循环寿命。