CN102134746B - 碱式氯化镁晶须的制备方法 - Google Patents

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本发明公开的碱式氯化镁晶须的制备方法，是一种利用微乳液法制备碱式氯化镁晶须的方法，该方法是：在室温下，由十六烷基三甲基溴化铵、醇类助表面活性剂、油和氯化镁溶液按质量配比为1.1：6.3：20：0.492，来制备微乳液；然后向微乳液里添加活性氧化镁粉末，制备分散的碱式氯化镁晶须。本发明与国内外最高水平的沉淀法或水热法相比，可以提高晶须的长径比，实现晶须尺寸的可控生长，这是节能减排、规模生产、广泛应用所需解决的首要问题，并且能够缩短晶须的生产周期，约缩短生产周期为1/2～1/6，产率可以提高约3～20倍。

Description

碱式氯化镁晶须的制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，特别是涉及一种利用微乳液法制备碱式氯化镁晶须的方法。
背景技术
碱式氯化镁(Basic mganesium chloride，BMC)又称为氯氧镁（magnesium oxychloride，MOC）。由于我国有大量的镁盐资源，制备碱式氯化镁的原料价低易得，以及制备工艺和设备简单，碱式氯化镁成为一种重要的镁盐化合物，在填充剂、阻燃剂和制备一维氧化镁和氢氧化镁纳米结构的前驱体等方面具有广阔的应用前景。目前多数采用沉淀法或水热法，由MgC12水溶液与碱反应来制备碱式氯化镁晶须，都可以合成长径比大、晶型完美的BMC晶须，所用碱为Ca(OH)2、NH3 ·H20、NaOH、氧化镁或氧化钙等。
由王世栋等人提供的“卤水—氨法碱式氯化镁晶须的制备及影响因素的研究”（参见文献海湖盐与化工，2006, 35(2):1）可知，在常压下用液相反应法制备了碱式氯化镁晶须，研究了氯化镁浓度、氯化镁与氨水的摩尔比、反应温度、陈化温度、陈化时间对碱式氯化镁晶须制备的影响。工艺条件:( 1)氯化镁浓度为3mol/l；（2）氯化镁与氨水的摩尔比为4:1—6:1; （3）陈化温度为50℃—60℃,陈化时间为48h—72h。存在的缺陷：陈化温度高，生产周期长。
Fan W L等人提供了一种通过MgO与MgCl2溶液水热反应制备碱式氯化镁晶须的方法（参见文献Fan W L，Song X Y , Sun S X,  at al. Hydrothermal formation and characterization of magnesium hydroxide chloride hydrate nanowires.J Crystal Growth, 2007, 305(1):167），反应温度70℃，水热温度160℃，水热时间6 h，陈化时间24h。存在的缺陷：陈化温度高，生产周期长。
由陈雪刚等人提供的“CaO-MgCl2-H2 O体系中一维碱式氯化镁的水热合成与表征”（参见文献无机材料学报，2010，25（2）：129-134）可知：该技术是通过水热反应在CaO –MgCl2-H2O体系中合成了不同结构与形态特征的一维碱式氯化镁，分析了试剂浓度及水热条件对产物的影响。存在的缺陷：产率低，反应温度高。
由陈雪刚等人提供的“碱式氯化镁晶须的制备与应用进展”（参见文献材料导报，2009，23（4）：52-55）可知，其论述了在碱式氯化镁晶须的制备过程中，碱试剂、氯化镁浓度、碱与氯化镁的物质的量比、反应及陈化温度和时间等因素对晶须结构与形貌的影响。并指出在目前碱式氯化镁晶须的制备研究中存在产率低、生产周期长等问题。
但上述技术仍存在不少问题：由于碱与MgCl2物质的摩尔比（0.05～0.3）比较低，晶须的成核速度慢、量少，使得生产周期长（24～72小时）、产率低（3%～20%），导致效率低、能耗大、成本高，而不能大规模工业生产，严重制约碱式氯化镁晶须的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种碱式氯化镁晶须制备的方法，以解决目前采用沉淀法或水热法制备碱式氯化镁晶须具有生产周期长、产率低的问题。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的碱式氯化镁晶须的制备方法，是一种利用微乳液法制备碱式氯化镁晶须的方法，该方法是：在室温下，由十六烷基三甲基溴化铵、醇类助表面活性剂、油和氯化镁溶液按质量配比为1.1：6.3：20：0.492，来制备微乳液；然后向微乳液里添加活性氧化镁粉末，制备分散的碱式氯化镁晶须。 
所述微乳液可以采用以下方法制成：将十六烷基三甲基溴化铵于烧杯中，再向烧杯中依次加正辛烷、氯化镁溶液，最后在搅拌的情况下向烧杯中不断滴加正丁醇，直至形成外观透明、澄清的液体，其为微乳液；所述十六烷基三甲基溴化铵、正辛烷、氯化镁溶液和正丁醇的质量配比为1.1：7.2：17.5：0.492  。
本发明可以按质量比为1:0.64将六水氯化镁和水混合，配制而成所述氯化镁溶液。
本发明可以按质量配比为0.01:1将氧化镁缓慢地加入微乳液中，待反应2h后放入超声仪里超声0.5h，继续搅拌2h，最后将其静置12h；然后将静置12h的液体移于离心管中，以4500r/min的速度离心5min，对沉淀进行无水乙醇洗涤、离心、干燥得到白色产物，该产物为碱式氯化镁晶须。
所述醇类助表面活性剂可以采用正丁醇或正戊醇。
所述油可以为碳氢化合物。该碳氢化合物可以采用环己烷或正辛烷。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
其一.缩短晶须的生产周期，提高产率。
其二.可以提高晶须的长径比，实现晶须尺寸的可控生长，这是节能减排、规模生产、广泛应用所需解决的首要问题。
本方法与国内外最高水平的沉淀法或水热法相比，长径比相当，碱式氯化镁晶须生产周期缩短约1/2～1/6，产率提高约3～20倍。
具体实施方式
本发明提供的碱式氯化镁晶须制备的方法，该方法是：在室温下，由表面活性剂—十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、助表面活性剂、油和氯化镁水溶液来制备透明或半透明的各向同性的热力学稳定体系——微乳液；然后向微乳液里添加活性氧化镁粉末，制备分散的碱式氯化镁晶须。所述助表面活性剂常为醇类，如正丁醇、正戊醇等。油类一般为碳氢化合物，如环己烷、正辛烷。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。 
实施例1.
（1）制备氯化镁溶液： 
将0.3克的六水氯化镁，和0.192克的水混合，配制氯化镁水溶液。
（2）制备微乳液：
称取1.1g的CTAB于烧杯中，再向烧杯中依次加25ml的环己烷、配好的氯化镁溶液，最后在搅拌的情况下向烧杯中不断滴加正丁醇，直至形成外观透明、澄清的微乳液，加入的正丁醇为7ml左右；
（3）制备碱式氯化镁晶须：
将氧化镁缓慢地加入微乳液中，氧化镁的用量为0.3克，待反应2h后放入超声仪里超声0.5h，继续搅拌2h，最后将其静置12h。将静置12h的液体移于离心管中，以4500r/min的速度离心5min，对沉淀进行无水乙醇洗涤、离心、干燥得到白色产物，该产物为碱式氯化镁晶须。所得碱式氯化镁晶须，其平均直径为50nm，长度为5μm，长径比为100。
（4）碱式氯氧镁晶须的产率计算：
称量碱式氯化镁晶须的质量，其质量m1为0.4578g；反应物总质量m2为氧化镁、六水氯化镁和水的质量的和，m2=0.3+0.3+0.192=0.792g。因此，氯氧镁的产率ω=（ m1/ m2）×100%=（0.4578/0.792）×100%=57.8%.
实施例2.
（1）制备氯化镁溶液： 
将0.3克的六水氯化镁，和0.192克的水混合，配制氯化镁水溶液。
（2）制备微乳液：
称取1.1g的CTAB于烧杯中，再向烧杯中依次加25ml的环己烷、配好的氯化镁溶液，最后在搅拌的情况下向烧杯中不断滴加正戊醇，直至形成外观透明、澄清的微乳液，加入的正丁醇为6ml左右；
（3）制备碱式氯化镁晶须：
将氧化镁缓慢地加入微乳液中，氧化镁的用量为0.3克，待反应2h后放入超声仪里超声0.5h，继续搅拌2h，最后将其静置12h。将静置12h的液体移于离心管中，以4500r/min的速度离心5min，对沉淀进行无水乙醇洗涤、离心、干燥得到白色产物，该产物为碱式氯化镁晶须。所得碱式氯化镁晶须，其平均直径为52nm，长度为6μm，长径比为115。 
（4）碱式氯氧镁晶须的产率计算
称量碱式氯化镁晶须的质量，其质量m1为0.4512g；反应物总质量m2为氧化镁、六水氯化镁和水的质量的和， m2=0.3+0.3+0.192=0.792g。因此，氯氧镁的产率ω= （ m1/ m2）×100%=（0.4512/0.792）=57.0%.
实施例3.
（1）制备氯化镁溶液： 
将0.3克的六水氯化镁，和0.192克的水混合，配制氯化镁水溶液。
（2）制备微乳液：
称取1.1g的CTAB于烧杯中，再向烧杯中依次加25ml的正辛烷、配好的氯化镁溶液，最后在搅拌的情况下向烧杯中不断滴加正丁醇，直至形成外观透明、澄清的微乳液，加入的正丁醇为8ml左右；
（3）制备碱式氯化镁晶须：
将氧化镁缓慢地加入微乳液中，氧化镁的用量为0.3克，待反应2h后放入超声仪里超声0.5h，继续搅拌2h，最后将其静置12h。将静置12h的液体移于离心管中，以4500r/min的速度离心5min，对沉淀进行无水乙醇洗涤、离心、干燥得到白色产物，该产物为碱式氯化镁晶须。所得碱式氯化镁晶须，其平均直径为50nm，长度为4.5μm，长径比为90。 
（4）碱式氯氧镁晶须的产率计算
称量碱式氯化镁晶须的质量，其质量m1为0.4489g；反应物总质量m2为氧化镁、六水氯化镁和水的质量的和， m2=0.3+0.3+0.192=0.792g。因此，氯氧镁的产率ω= （ m1/ m2）×100%=（0.4489/0.792）×100%=56.7% 。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种碱式氯化镁晶须的制备方法，其特征是一种利用微乳液法制备碱式氯化镁晶须的方法，该方法是：在室温下，由十六烷基三甲基溴化铵、醇类助表面活性剂、油和氯化镁溶液按质量配比为1.1：6.3：20：0.492，来制备微乳液；然后按质量配比为0.01:1将氧化镁缓慢地加入微乳液中，待反应2h后放入超声仪里超声0.5h，继续搅拌2h，最后将其静置12h；然后将静置12h的液体移于离心管中，以4500r/min的速度离心5min，对沉淀进行无水乙醇洗涤、离心、干燥得到白色产物，该产物为碱式氯化镁晶须；
所述醇类助表面活性剂采用正丁醇或正戊醇；
所述油为环己烷或正辛烷；
所述氯化镁溶液是按质量比为1:0.64将六水氯化镁和水混合配制而成。
2.根据权利要求1所述的碱式氯化镁晶须的制备方法，其特征是所述微乳液采用以下方法制成：将十六烷基三甲基溴化铵于烧杯中，再向烧杯中依次加正辛烷、氯化镁溶液，最后在搅拌的情况下向烧杯中不断滴加正丁醇，直至形成外观透明、澄清的液体，其为微乳液；所述十六烷基三甲基溴化铵、正丁醇、正辛烷和氯化镁溶液的质量配比为1.1：7.2：17.5：0.492。
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