纳米氧化镁制备方法及性质应用综述全解
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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。
pva纳米氧化镁
PVA纳米氧化镁是一种通过特定的制备工艺制备而成的纳米材料,其制备过程涉及对聚乙烯醇(PVA)和氧化镁(MgO)的纳米级加工和复合。
这种材料结合了PVA和氧化镁的优点,具有优异的物理性能和化学稳定性,被广泛应用于环保、医疗、催化等领域。
制备PVA纳米氧化镁的具体过程如下:
准备原料:准备一定量的PVA和氧化镁粉末作为原料,确保原料的纯度和粒度符合制备要求。
溶解PVA:将PVA溶解在适量的去离子水中,制备成一定浓度的PVA溶液。
确保PVA完全溶解,并搅拌均匀。
制备氧化镁溶液:将氧化镁粉末溶解在适量的盐酸中,制备成一定浓度的氧化镁溶液。
确保氧化镁完全溶解,并搅拌均匀。
混合溶液:将PVA溶液和氧化镁溶液混合在一起,并进行搅拌,使两种溶液充分混合。
纳米级加工:通过特定的纳米级加工技术,如超声波处理、高速搅拌等,使PVA和氧化镁在溶液中充分分散并形成纳米级的颗粒。
干燥和固化:将加工后的溶液进行干燥和固化处理,使PVA和氧化镁颗粒形成稳定的纳米复合材料。
后处理:对固化后的纳米复合材料进行后处理,如研磨、筛分等,以获得具有所需粒度和形貌的PVA纳米氧化镁。
通过以上步骤,可以制备出具有优异性能的PVA纳米氧化镁材料。
这种材料具有广阔的应用前景,尤其在环保领域中,可以用于去除废水中的有害物质、降低废气中有害气体的含量等。
同时,在医疗、催化等领域,PVA纳米氧化镁也具有潜在的应用价值。
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。
纳米氧化镁液体纳米氧化镁液体是一种特殊的液体材料,它由纳米尺度的氧化镁颗粒和有机液体组成。
这种材料具有很好的稳定性和分散性,可以广泛应用于电子、材料、生物医学、环境保护等领域。
一、纳米氧化镁液体的制备方法纳米氧化镁液体的制备方法主要有三种:化学还原法、水解沉淀法和溶胶凝胶法。
其中最常用的是溶胶凝胶法。
在这个过程中,氧化镁颗粒通过化学反应在水相或非水相介质中形成,然后经过超声震荡、高速离心和过滤等处理,最终制成纳米氧化镁液体。
二、纳米氧化镁液体的性质1. 纳米尺寸:纳米氧化镁液体的氧化镁颗粒直径一般在1-100纳米之间,具有较高的比表面积和较好的活性,能够对其他物质发生较强的吸附和化学反应。
2. 良好的稳定性:纳米氧化镁液体在电性、光学性质和化学性质上都表现出很好的稳定性,能够长期稳定地存在于各种介质中。
3. 可控制的形态和结构:通过控制制备条件,可以获得不同形态和结构的纳米氧化镁颗粒,如纳米线、纳米棒、纳米片等。
4. 生物相容性好:纳米氧化镁液体对生物体具有良好的生物相容性,可以用于生物医学领域,如药物传递、传感器制备、人工骨骼等。
三、纳米氧化镁液体的应用1. 材料领域:纳米氧化镁液体可以用于制备高性能材料,如高分子复合材料、无机合成材料、纳米陶瓷等。
2. 电子领域:纳米氧化镁液体可以制备具有高电导率、高介电常数和高温稳定性等特殊性能的电子线路。
3. 生物医学领域:纳米氧化镁液体可以用于制备药物递送系统,例如将药物包裹在纳米氧化镁颗粒中,以增加药物的稳定性和效果。
4. 环境保护领域:纳米氧化镁液体可以用于水处理,通过吸附和化学反应对污染物质进行去除和降解。
总的来说,纳米氧化镁液体在多个领域具有广泛的应用前景,但是由于纳米颗粒的大小和形态对其性能和应用效果有很大的影响,因此需要深入研究纳米氧化镁液体的制备方法和性质,并开展有针对性的应用研究,才能更好地发挥其潜在的应用价值。
氧化镁纳米线cas-概述说明以及解释1.引言1.1 概述氧化镁纳米线是一种具有特殊结构与性质的纳米材料,近年来受到了广泛的研究和关注。
它是由纯净的镁材料制备而成的,具有高度纯度和纳米级尺寸的特点。
氧化镁纳米线由于其独特的形态和优异的性能,具有许多独特的应用潜力,包括能源存储、催化剂、生物传感器等领域。
制备氧化镁纳米线的方法多种多样,常见的有气相法、溶胶-凝胶法、水热法等。
这些方法不仅能够控制氧化镁纳米线的尺寸和形貌,还能调控其晶相和结构。
通过这些制备方法,我们可以获得具有优异性能的氧化镁纳米线材料。
氧化镁纳米线的物理性质也十分引人注目。
首先,氧化镁纳米线具有高度纳米级的尺寸,这使得它在表面积和界面特性方面具有独特的优势。
其次,氧化镁纳米线具有优异的光学和电学性能,具备较高的光催化活性和电子传输能力。
此外,氧化镁纳米线还具有良好的机械性能和热稳定性,这使得它在各种工程应用中展现出潜在的应用价值。
因此,本文将对氧化镁纳米线的制备方法和物理性质进行探讨与分析。
同时,将重点介绍氧化镁纳米线在能源存储、催化剂、生物传感器等领域的应用前景。
通过对相关研究的总结与分析,我们可以进一步了解氧化镁纳米线的特性及其在各个领域中的潜在应用,为其进一步的研究和应用提供参考和指导。
文章结构部分内容可以写成以下形式:文章结构(Article Structure)为了更好地展示本文的内容和论点,本文将按照以下结构进行组织和阐述。
1. 引言1.1 概述在本节中,将介绍关于氧化镁纳米线的背景和基本概念。
对氧化镁纳米线的定义、特性以及相关研究的重要性进行简要介绍。
1.2 文章结构(本节)本节将详细说明本文的整体结构和各个部分的内容。
通过这一结构,读者可以清晰地了解本文的逻辑框架和组织方式。
1.3 目的本节将阐述本文的主要目的和意义。
对于为什么要研究氧化镁纳米线以及本文的研究动机进行解释,并说明研究的目标和预期结果。
2. 正文2.1 氧化镁纳米线的制备方法本节将介绍氧化镁纳米线的制备方法,包括物理法、化学法和生物法等。
高纯纳米氧化镁粉高纯纳米氧化镁粉是一种重要的功能材料,其具有优异的物理化学性质和广泛的应用领域。
本文将对高纯纳米氧化镁粉的制备方法、物理化学性质以及应用进行详细介绍。
高纯纳米氧化镁粉的制备主要有气相法、水热法、溶胶-凝胶法、金属有机框架法等多种方法。
气相法是将镁的有机化合物或氧化物在高温下加热分解,生成氧化镁粉末的一种方法。
该方法制得的氧化镁晶粒小、粒度均匀,但对热稳定性要求较高。
水热法是将镁离子与水热反应,生成水热法制备的氧化镁粉末。
该方法制备的氧化镁粒径小、分散性好,但需要较长的反应时间和高温高压条件,并且存在大量的有机物残留。
溶胶-凝胶法是将氧化镁的前驱体制成凝胶,再经高温煅烧生成氧化镁粉末的一种方法。
该方法制备的氧化镁粉末成分均匀、粒度分布窄,但生产成本较高,且操作复杂。
金属有机框架法是利用金属离子与有机配体的自组装形成金属有机框架,再通过适当的条件生成氧化镁粉末的一种方法。
该方法制备的氧化镁晶粒小、晶型良好,且可调控材料孔隙和表面结构,但生产成本较高。
高纯纳米氧化镁粉具有以下物理化学性质:1. 粒径小、分散性好:高纯纳米氧化镁粉的平均粒径一般在10~100 nm之间,其表面能较大,导致颗粒间吸附力减小,因此分散性好,避免了颗粒团聚。
2. 高比表面积:高纯纳米氧化镁的比表面积一般在30~300 m2/g之间。
由于氧化镁粉末的粒径小,其表面积大,使得其化学反应性、吸附性等性质得到很好的提高。
3. 高热稳定性:高纯纳米氧化镁粉的晶体结构稳定,可在高于500℃的温度下热稳定存在。
4. 光学性能好:高纯纳米氧化镁粉对紫外线有很好的吸收作用,一般可吸收200~400 nm范围内的紫外线,具有较好的防紫外线性能。
高纯纳米氧化镁粉的应用领域十分广泛,主要包括以下方面:1. 增强材料:将高纯纳米氧化镁粉添加到聚合物、金属基复合材料、陶瓷等材料中,可增强材料的硬度、强度和韧性。
2. 气凝胶材料:由于高纯纳米氧化镁粉的颗粒小、界面活性等特点,可制备出低密度高性能的气凝胶材料,具有较好的保温、吸声和抗震性能。
纳米氧化镁粉体制备技术简介
氧化镁(MgO)是一种离子化合物,也被称为苦土、灯粉等,无臭无味无毒,是一种典型的碱土金属氧化物,其在常温下是一种白色粉末,熔点为2852℃,氧化镁在自然界中主要以方镁石形式存在,是工业中冶镁的主要原料。
图一氧化镁粉体(a)和氧化镁的晶格结构(b)
随着纳米材料技术的发展,一种新型的无机材料——纳米氧化镁也迅速发展起来。
纳米氧化镁的粒径为1-100nm,主要应用于催化剂、陶瓷原粉、化妆品等领域,有着巨大的应用前景。
接下来为大家简单介绍一下纳米氧化镁粉体的一些制备方法。
总的来说,按照制备粉体的状态,可以将各种方法分为固相法、液相法和气相法,液相法是目前发展最好效果最佳的制备方法。
1.固相法
固相法主要包括机械粉碎和固相化学反应等。
机械粉碎就是指利用介质与大颗粒原料之间的冲击、碰撞、摩擦等外力使大颗粒原料破碎成超细粉体的一种方法,主要包括机械球磨法等。
此种方法在实际工业生产中主要用来制备脆性较高的纳米材料,但是利用机械粉碎的方法很难将原料破碎到100nm以下,而且颗粒的形状不规则,粒径分布也较宽,很难真正达到工业化要求。
固相化学反应就是指将反应物按照预定的比例进行混合,然后进行研磨煅烧及粉碎等步骤而得到超细粉体的一种方法,它是一种传统的粉体制备方法,比较常用的方法包括室温固相反应法和低温固相反应法。
例如,利。
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。
纳米氧化镁制备方法及性质应用冯云会高恩军*(沈阳化工大学配位化学研究室,辽宁省无机分子基化学重点实验室)摘要:纳米氧化镁作为一种重要的无机化工产品,由于其尺寸大小而使它具有优异的性能,因此在各个领域被广泛应用。
该文章对纳米氧化镁的制备方法做了详细的介绍,包括气相法、液相法、和固相法以及物理方法等;阐述了纳米氧化镁的吸附性能、分解性能以及杀菌性能。
关键词:纳米氧化镁;吸附;分解;杀菌随着纳米材料技术的发展,人们的研究范围不再局限于镁合金、镁盐等,而是聚焦于更小尺寸的纳米氧化镁。
于是,纳米氧化镁作为一种新型功能无机材料应运而生。
纳米氧化镁产品为白色粉末、无毒、无味,产品粒径小,一般介于1~100nm,具有较大的比表面积。
由于纳米氧化镁尺寸较小,才使得它具有量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应、表面效应和宏观两字隧道效应等特殊性质,这导致了它具有不同于本体材料的光、电、磁等化学性能[1],做成涂料可以起到隐身的作用[2]。
另外,研究发现尺寸达到纳米级别的抗菌材料一般具有更强的抗菌活性,而且杀菌效果与纳米粒子的粒径大小,分散程度,比表面积有关,纳米氧化镁能不依赖光照产生抗菌活性[3]。
例如在制备高性能的纳米相氧化铝陶瓷的时候可用纳米氧化镁作为烧结助剂,这样可以在低温的条件下烧结成致密的细晶陶瓷,降低生产成本;以纳米氧化镁和纳米氧化钇或稀土金属氧化物为复合稳定剂烧成及热处理制成的力学性能优良,抗高温老化的部分稳定氧化锆陶瓷可广泛用作高温工程部件及高级耐火材料。
1. 制备纳米氧化镁的物理方法1.1物理方法制备纳米氧化镁常见的物理方法分为三种,即真空蒸发法、溶剂蒸发法、惰性气体蒸发法。
其中溶剂蒸发法可细分为喷雾干燥发、喷雾热解法、冷冻干燥[4]。
基金项目:沈阳市科技基金资助,NO:F16-208-6-00通讯作者:高恩军,男,1962年1月生,理学博士,二级教授,从事化学与材料学领域研究工作,E-mail:enjungao@例如,S.Yatsuya等利用流动液面真空蒸发法制得金属氧化物微粒,这种微粒粒径小,约为20nm,无团聚现象,比表面积大,而且产量高,生产设备简单[5]。
但是,由于研磨过程中要接触机械设备,所以避免不了会引入一些杂质粒子,而且用物理方法制得的纳米氧化镁粒子的形貌不可控、无规则,一般不能达到工业标准。
1.2化学方法制备纳米氧化镁按照原料状态主要有固相法(以草酸和硝酸镁为原料)、液相法、气相法。
目前液相法合成纳米氧化镁应用比较广泛,所用实验原料一般为氯化镁和尿素。
1.2.1 固相法制备纳米氧化镁室温固化法是近年来新兴起的一种制备纳米氧化镁的新方法,反应无需溶剂,而且产率高、反应条件简单容易控制,廖莉玲等[6]以Mg( OAc) 2·4H2O 和H2C2O4·2H2O制得前驱物,于800C的烘箱中烘干,在6000C的马弗炉中煅烧MgC2O4得到产物纳米氧化镁,粒径只有15nm左右,且粒径分布均匀,无团聚现象。
该过程发生的化学反应为:Mg( OAc) 2·4H2O+H2C2O4·2H2O→MgC2O4·2H2O (1)MgC2O4·2H2O→MgO2 (2)前驱物的热失重分析图如下:图1固相法前驱物热失重图谱Fig.1 thethermal weight losspicture of theprecursorabout solid phase method 由图1可知,温度在110-300o C时,曲线下降,此处为过量草酸的热分解;在300-500o C时,由热失重计算,为草酸镁的热分解;在500o C时,前驱物基本保持恒重,说明前驱物在500o C时完全分解,所以煅烧温度选择600o C。
1.2.2 液相法制备纳米氧化镁液相法制备纳米氧化镁又可以分为直接沉淀、法均匀沉淀法、溶胶凝胶法、有机配合物前驱体合成法等,大多都以氯化镁和尿素为原料,制得氢氧化镁沉淀,洗涤干燥,放到马弗炉里煅烧,即可达到粒径和形貌不同的纳米氧化镁颗粒。
汪国忠等[7]采用直接沉淀法制备出的纳米氧化镁的直径大约为60nm,该方法选择的原料为MgCl2·6H2O,用NH3·H2O与MgCl2·6H2O合成Mg(OH)2为前驱物;王笃正等以氯化镁和碳酸氨为原料,采用直接沉淀法,通过大量实验对反应温度、加料时间、原料摩尔配比、煅烧温度和煅烧时间等因素进行测试,得到最佳方案,制得的纳米氧化镁粒径为35nm,产率为98.9%[8]。
实验所涉及的反应方程式:MgCl2+(NH4)2CO3=MgCO3↓+2NH4Cl (3)MgCO3+H2O=Mg(OH)↓+CO2↑(4)Mg(OH)2=MgO+H2O (5)MgCO3=MgO+CO2↑(6)同样是以MgCL2·6H2O为原料,胡章文等[9]采用直接沉淀法制备氢氧化镁,采用聚乙烯醇做为分散剂,,产物纯度达到99%以上,产品纯度较高,平均粒径为35nm,但是需要加分散剂,制备方法繁琐,需要控制的条件太多,而且煅烧温度较高,成本稍贵,为此,刘宝树等以白云石为原料,经900 ~ 1100o C煅烧得白云灰,再用热水对白云灰进行消化,除渣,配制成灰乳,紧接着对石灰乳进行碳化,得到的浆液经过滤得到重镁液,在不同的条件下对重镁水进行热解、干燥和煅烧,该试验对升温速度和热解温度进行了大量实验调整,得到粒径约为100nm的球形纳米氧化镁[10]。
我国的白云石储存量丰富,分布广泛,采用碳化法以白云石为原料制取工业氧化镁的制备工艺简单,成本较低[11]。
但是所得纳米氧化镁粒径较大,粒度分布较宽,而且废液处理困难,此方法还有待提高。
此外,对于以氯化镁和尿素为原料的均匀沉淀法制备纳米氧化镁方案,进行溶剂置换时所用的溶剂种类也会影响粒子的分散程度和粒径大小,例如张伟等用水洗、水+醇洗、水+正丁醇洗分别对氢氧化镁进行溶剂置换,煅烧后所得纳米氧化镁粒径大小分别约为45nm、33nm、18nm,粒子的团聚程度依次降低,对于该实验结果,用毛细管理论解释为乙醇和正丁醇的表面张力小于水,而毛细管力随着表面张力的增大而增大,且表面张力越大纳米颗粒的团聚程度就越大,因此在该实验中经水洗后煅烧得到的氧化镁粒径最大,分散性最差;但是正丁醇的表面张力要高于乙醇,实验结果却是用乙醇置换后比用正丁醇置换后煅烧得到的纳米氧化镁团聚程度大,对于此现象可以借助氢键理论来分析,正丁醇中的水的活度系数要大于乙醇中水的活度系数,因此在烘箱中干燥氢氧化镁时正丁醇中的水挥发的量大,共沸过程中会失去更多水,从而阻止氢键的形成(氢键会使纳米颗粒相互聚集,逐渐形成硬团聚),所以正丁醇置换后煅烧得到的产物比乙醇置换后煅烧得到的产物分散性好[12]。
该实验所发生的化学反应有:CO(NH2)2+6H2O=4NH4OH+2CO2 (1)Mg2++2NH4OH=Mg(OH)2+2NH4+ (2)王宝和,张伟等研究了不同干燥方法对纳米氧化镁粉体的团聚、形貌和颗粒尺寸的影响[13],该实验方案总共分为两大类,直接干燥法:对制得的氢氧化镁沉淀物分别采取三种干燥措施,第一份放到马弗炉里煅烧,第二份先烘箱干燥后煅烧,第三份先微波炉干燥后煅烧;改性干燥法:用质量分数为1%的DMA对氢氧化镁改性,分成三份,第一份煅烧,第二份烘箱干燥后煅烧,第三份微波炉干燥后煅烧;置换干燥法:将氢氧化镁分成两份,一份用正丁醇共沸蒸馏脱水,再重复上述直接干燥法的三种操作;另一份用乙醇置换后重复直接干燥法的三种操作,最后一份用超临界CO2萃取干燥后煅烧。
结果发现微波干燥和超临界CO2干燥后煅烧的微粒分散性最好。
该方法考虑全面、周密,精确度高。
对纳米氧化镁粉体的TEM图如下:1 2 3 45 6 7 89 10 11 12 13图2 不同干燥法制备出的纳米氧化镁粉体的TEM图Fig.2 The TEM pictures of Nanometer magnesia about various drying methods (此图摘自王宝和《干燥方法对纳米氧化镁粉体形貌的影响》)张近等通过对反应物配比、煅烧温度和时间等条件的控制,制得粒径为30nm 的球形纳米MgO[14]。
该方法不用添加分散剂、置换溶剂等助剂,后处理简单,实验过程简洁易操作。
朱传高等采用电解的方法制备前驱体乙醇镁配合物[15]。
电解过程中白色的浑浊物乙醇镁滴加乙酰丙酮即可恢复澄清,乙酰丙酮中的氧离子与镁离子可以形成螯合物,这大大提高了颗粒的分散性。
乙酰丙酮在阴极上发生的化学反应如下:最后经红外干燥再煅烧得到粒径为20nm的纳米氧化镁粉末,该实验合成温度低,制得的纳米氧化镁粉末活性高,有机物经高温灼烧产物为气体,不会有残留[16]。
1.3气相法气相法是一种新兴的优良技术,加热金属卤化物、金属有机化合物溶液,使水分挥发,经气相反应使生成物沉淀下来,但是此方法所需实验条件苛刻,成本较高,不适合大批量产业化[17]。
WatariTakanori[18]等采用气相法制备出粒径为50~400nm的立方形纳米氧化镁,该实验探究了粒径大小与镁蒸汽分压和氧蒸汽的关系。
1.4 纳米氧化镁尺寸对比VK-Mg30的项目指标:平均粒径:50nm;氧化镁%:≥99.9;氧化钙%:≤0.01;氯化物%:≤0.03;含铁量%:≤0.01;比表面m2/g 30-50;吸碘值(mg/g)≥60。
该论文所涉及纳米氧化镁粒径及制备方法如表格所示:表1 纳米氧化镁尺寸Table one the size of the nanometer magnesia制备方法Mgo粒径/nm 参考文献室温固相法直接沉淀法直接沉淀法直接沉淀法白云石碳化法均匀沉淀法均匀沉淀法溶胶凝胶法均匀沉淀法15623535﹤10020~3020~3020304567891012112. 纳米氧化镁的性质及应用纳米氧化镁是随着纳米科学技术的发展而产生的一种新型多功能无机材料。
由于纳米粒子粒径小,所以具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而纳米氧化镁呈现出许多不同于本体材料的性能,如:光、电、磁、热、化学及机械等,未来在新材料和环境净化领域有广阔的发展空间。
尤其是对有毒气体和有机物的吸附分解研究方面在国内外已经备受关注[19]。
另外,纳米级的氧化镁还具有杀菌、抗菌的作用,在医学领域得到广泛应用。
2.1 纳米氧化镁对重金属的吸附分解废水中的贵重金属不仅会造成水污染,而且还会造成严重的资源浪费,所以将金属从废水中提取分离很有应用价值。
纳米微粒的比表面积大,导致化学键态失配,出现许多活性中心,大大提高了纳米微粒的吸附能力。
Campbell[20]等对MgO的吸附性能进行了研究,发现吸附量低时,主要形成M-Mg 共价键; 吸附量大的时候,M-O 键和M-Mg共价键同时存在。