CN102181933A - 利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法 - Google Patents

利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102181933A
CN102181933A CN 201110091964 CN201110091964A CN102181933A CN 102181933 A CN102181933 A CN 102181933A CN 201110091964 CN201110091964 CN 201110091964 CN 201110091964 A CN201110091964 A CN 201110091964A CN 102181933 A CN102181933 A CN 102181933A
Authority
CN
China
Prior art keywords
concentrated seawater
synthesizing
dimensional nano
powder
magnesium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201110091964
Other languages
English (en)
Inventor
王俐聪
张雨山
王玉琪
董泽亮
黄西平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Original Assignee
Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA filed Critical Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Priority to CN 201110091964 priority Critical patent/CN102181933A/zh
Publication of CN102181933A publication Critical patent/CN102181933A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明公开了一种利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法，工艺步骤包括配料反应、喷雾干燥、机械研磨、烧结、洗涤和干燥。先将浓海水与硼酸搅拌混匀后加入氢氧化钠进行配料反应，配料摩尔比为：镁:硼:（钠+钾）=1:1～1.5:4～11，然后将配料反应后得到浆状混合液进行喷雾干燥得到粉体，再将粉体进行机械研磨，将机械研磨所得到的粉体在800～820℃温度下烧结，然后将烧结体冷却至室温后经过浸泡、洗涤得到滤饼，最后将洗涤得到的滤饼干燥得到一维纳米硼酸镁晶须。本方法充分利用海水淡化或者海水制盐工业的副产浓海水为原料，以浓海水中镁作为合成一维纳米硼酸镁晶须的镁源，以氯化钾、氯化钠及反应副产的硫酸钠作为烧结的助熔剂，降低了合成一维纳米硼酸镁晶须的成本，具有广阔的应用前景。

Description

利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法
技术领域
本发明涉及硼酸镁晶须的合成方法，特别是涉及利用浓海水为原料合成一维纳米硼酸镁晶须的方法。
背景技术
一维纳米硼酸镁（Mg2B2O5）晶须为纤维状单晶体，其直径为纳米级，作为增强剂应用于电子陶瓷、宽带隙半导体、抗疲劳添加剂以及镁铝基合金等方面。由于硼具有较短的共价键、sp2杂化轨道、三中心缺电子结构、接近金刚石硬度等特点，镁又是轻质金属而且资源丰富，因此，一维纳米硼酸镁晶须应用广泛，其合成方法成为国内外研究的热点。
目前，一维纳米硼酸镁晶须合成方法包括：气相沉积法、溶胶凝胶法、溶剂热法、高温固相法和助熔剂法。
气相沉积法以碘化硼（BI3）和硼酸（H3BO3）为硼源，以氩气作为载气，氧化镁作为生长基体，铂/钯（Pt/Pd）纳米粒子作为催化剂，煅烧温度在750～1100℃之间制备一维硼酸镁纳米线。气相沉积法工序复杂，原料成本及煅烧温度较高，能耗较大。
溶胶凝胶法以硝酸镁、硼酸和柠檬酸为原料，煅烧温度为950℃时合成一维硼酸镁纳米棒。溶胶凝胶法难以实现较大规模生产，而且煅烧温度相对也较高。
溶剂热法以分析纯无水氯化镁、硼氢化钠以及乙醇为原料。该方法首先将无水氯化镁溶解在乙醇中，将硼氢化钠溶解在蒸馏水中，然后将上述两溶液混合，在一定的压力和温度下合成。合成后的产物用无水乙醇和蒸馏水洗涤，干燥后便得到一维硼酸镁纳米棒。溶剂热法不仅工序复杂，作为原料的硼氢化钠价格昂贵，而且制备和洗涤过程均采用乙醇，因此制备成本非常高。
高温固相合成法以分析纯二水偏硼酸镁Mg(BO2)2·2H2O为原料，1000-1300℃条件下煅烧得到一维硼酸镁（Mg2B2O5）纳米线。此方法所用原料和能耗的成本均较高。
助熔剂法是以六水氯化镁、硼酸、氢氧化钠及纳米硼为原料，氯化钠/氯化钾为助熔剂，在830℃煅烧得到硼酸镁（Mg2B2O5）纳米线。该方法合成的一维纳米线所采用的氯化钠、氯化钾、氯化镁原料均是化学纯或者优级工业品，而且加入的硼为纳米材料，因此也存在成本高的问题。
如何解决成本高的问题是实现一维纳米硼酸镁（Mg2B2O5）晶须较大规模合成制作的关键。
发明内容
针对上述现有技术一维纳米硼酸镁晶须合成存在成本高的问题，本发明推出了利用浓海水制取一维纳米硼酸镁晶须的方法。浓海水是海水淡化或海水制盐工业的副产物，成本低廉，含有高浓度的氯化镁、硫酸镁、氯化钠和氯化钾，利用浓海水中的镁离子作为合成一维纳米硼酸镁晶须的镁源，以氯化钾、氯化钠及合成反应副产的硫酸钠作为助熔剂，并外加硼酸作为补充硼源，可以实现利用低成本原料合成一维纳米硼酸镁晶须。
本发明所涉及的利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法包括：配料反应、喷雾干燥、机械研磨、烧结、洗涤和干燥等步骤。
（1）配料反应
将浓海水、硼酸在室温下搅拌混匀后加入氢氧化钠，搅拌后得到浆状混合液，配料摩尔比为：镁:硼:（钠+钾）=1:1～1.5:4～11。
（2）喷雾干燥
将上述配料反应得到的浆状混合液进行喷雾干燥，得到粉体。
(3) 机械研磨
将喷雾干燥得到的粉体进行机械研磨，研磨后粉体的粒度在50～300纳米之间。
（4）烧结
将机械研磨所得到的粉体放在坩埚内，将坩埚置于马弗炉中进行程序升温，以10 ℃／分钟的速率升温至800～820 ℃ ，并在此温度区间反应1～2小时，然后将烧结物冷却至室温，得到一维纳米硼酸镁晶须和助熔剂的混合物。
（5）洗涤
将烧结得到的目标产物和助熔剂的混合物浸泡水中，溶解后搅拌10～30分钟后过滤，得到滤饼。然后，反复洗涤滤饼，直到滤液中不含有氯离子和硫酸根离子为止。
（6）干燥
将上述反复洗涤得到的滤饼在100～120 ℃温度下干燥，即得到一维纳米硼酸镁晶须产品。
本发明所涉及的合成一维纳米硼酸镁晶须的方法利用海水淡化或者海水制盐工业的副产浓海水为原料，解决了现有方法中存在的原料成本较高的问题。我国海水淡化技术经过持续攻关日趋成熟，海水利用规模逐年增加，海盐产量已达2200万吨/年以上，相应副产浓海水总量达1800万立方米，使浓海水成为既丰富又可持续开发利用的成本低廉的液体资源。本发明所涉及的一维纳米硼酸镁晶须的合成制取方法，降低了合成一维纳米硼酸镁晶须的成本，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
实施例1
取海水淡化后的浓海水，经过分析检测，各离子含量如下：镁离子，3.40g/l；氯离子，51.53g/l；硫酸根离子，7.03g/l；钠离子，26.45g/l；钾离子，1g/l。将1升浓海水放入反应釜中，开启搅拌机，搅拌的同时加入10克硼酸，溶解后加入11.3克氢氧化钠，搅拌20分钟后停止，得到料浆状混合液，进行喷雾干燥，得到粉体。将粉体放在机械研磨罐中研磨10小时，得到的粉体粒度在250纳米左右。将此粉体放在坩埚内，置于程序升温炉中以10℃／分钟速率升温到810 ℃，反应2小时后冷却，得到反应完成物。将反应完成物取出放入水中浸泡、搅拌，待全部溶解后再经多次洗涤、过滤，直到滤液中不含有Cl－和SO4 2－为止。滤饼在100℃干燥，得到白色粉末状固体。X衍射物相分析得到白色粉状固体为硼酸镁（Mg2B2O5）单晶体，扫描电镜形貌分析其直径为150～200nm，长度为1～2μm。
实施例2
取海水淡化后浓海水，经过分析检测，各离子含量如下：镁离子，3.40g/l；氯离子，51.53g/l，硫酸根离子，7.03g/l；钠离子，26.45g/l；钾离子，1g/l。将1升浓海水放入反应釜中，开启搅拌机，搅拌的同时加入11克硼酸，溶解后加入11.3克氢氧化钠，搅拌30分钟后停止，得到料浆状混合液，进行喷雾干燥，得到粉体。将粉体放在机械研磨罐中研磨15小时，得到的粉体粒度在170纳米左右。将此粉体放在坩埚内，置于程序升温炉中以10℃／分钟速率升温到820 ℃，反应2小时后冷却，得到反应完成物。将反应完成物取出放入水中浸泡、搅拌，待全部溶解后再经多次洗涤、过滤，直到滤液中不含有Cl－和SO4 2－为止。滤饼在120℃干燥，得到白色粉末状固体。X衍射物相分析得到白色粉状固体为硼酸镁（Mg2B2O5）单晶体， 扫描电镜形貌分析其直径为80～150nm，长度约为2μm。
实施例3
取海水制盐副产物浓海水，经过分析检测，各离子含量如下：镁离子，42.91g/l；氯离子，190.45g/l；硫酸根，58.32g/l；钠离子，63.26g/l；钾离子，12.07g/l。将1升浓海水放入反应釜中，开启搅拌机，搅拌的同时加入132克硼酸，溶解后加入143克氢氧化钠，搅拌20分钟后停止，得到料浆状混合液，进行喷雾干燥，得到粉体。将粉体放在机械研磨罐中研磨20小时，得到的粉体粒度在100纳米左右。将此粉体放在坩埚中，置于程序升温炉中以10℃／分钟速率升温到820 ℃，反应1小时后冷却，得到反应完成物。将反应完成物取出放入水中浸泡、搅拌，待全部溶解后再经多次洗涤、过滤，直到滤液中不含有Cl－和SO4 2－为止。得到的滤饼放入烘箱中干燥得到白色粉末状固体。X衍射物相分析得到白色粉状固体为硼酸镁（Mg2B2O5）单晶体，扫描电镜形貌分析其直径为80～100nm，长度为1μm。

Claims (5)

1.一种利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法，其特征在于：工艺步骤包括配料反应、喷雾干燥、机械研磨、烧结、洗涤和干燥，先将浓海水与硼酸搅拌混匀后加入氢氧化钠进行配料反应，配料摩尔比为：镁:硼:（钠+钾）=1:1～1.5:4～11，然后将配料反应后得到浆状混合液进行喷雾干燥得到粉体，再将粉体进行机械研磨，将机械研磨所得到的粉体在800～820 ℃温度下烧结，然后将烧结体冷却至室温后经过浸泡、洗涤得到滤饼，最后将洗涤得到的滤饼干燥得到一维纳米硼酸镁晶须。
2.根据权利要求1所述的利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法，其特征在于，所述将喷雾干燥得到的粉体进行机械研磨，其研磨后粉体的粒度在50～300纳米之间。
3.根据权利要求1所述的利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法，其特征在于，所述的烧结是将机械研磨所得到的粉体放在坩埚内，将坩埚置于马弗炉中进行程序升温，以10 ℃／分钟的速率升温至800～820 ℃ ，并在此温度区间反应1～2小时。
4.根据权利要求1所述的利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法，其特征在于，所述的洗涤是将烧结得到的一维纳米硼酸镁晶须和助熔剂的混合物浸泡水中，溶解后搅拌10～30分钟后过滤，得到滤饼，然后反复洗涤滤饼，直到滤液中不含有氯离子和硫酸根离子为止。
5.根据权利要求1所述的利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法，其特征在于，所述的洗涤是将反复洗涤得到的滤饼在100～120 ℃温度下干燥，得到一维纳米硼酸镁晶须产品。
CN 201110091964 2011-04-13 2011-04-13 利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法 Pending CN102181933A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110091964 CN102181933A (zh) 2011-04-13 2011-04-13 利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110091964 CN102181933A (zh) 2011-04-13 2011-04-13 利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102181933A true CN102181933A (zh) 2011-09-14

Family

ID=44568216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110091964 Pending CN102181933A (zh) 2011-04-13 2011-04-13 利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102181933A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103774208A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 曲阜师范大学 一种无孔高结晶硼酸镁纳米晶须的绿色水热合成方法
CN112144120A (zh) * 2020-10-15 2020-12-29 陕西嘉裕化工有限公司 一种硼酸镁晶须生产工艺
CN114085093A (zh) * 2021-11-30 2022-02-25 同济大学 利用海水拌合弃土制备而成的高性能烧结砖砌块及其制备方法
CN115611291A (zh) * 2022-09-09 2023-01-17 贺州学院 一种硼酸镁（Mg3B2O6）的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101165227A (zh) * 2007-08-20 2008-04-23 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 利用苦卤合成硼酸镁晶须的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101165227A (zh) * 2007-08-20 2008-04-23 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 利用苦卤合成硼酸镁晶须的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Advanced Powder Technol.》 19921231 K.SAKANE等 Effect of mixing state of raw materials in the preparation of Mg2B2O5 whiskers 第3卷, 第1期 *
《化学工业与工程》 20100331 张旖等 苦卤制备硼酸镁(Mg2B2O5)晶须的研究 第27卷, 第2期 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103774208A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 曲阜师范大学 一种无孔高结晶硼酸镁纳米晶须的绿色水热合成方法
CN103774208B (zh) * 2014-01-24 2016-04-06 曲阜师范大学 一种无孔高结晶硼酸镁纳米晶须的绿色水热合成方法
CN112144120A (zh) * 2020-10-15 2020-12-29 陕西嘉裕化工有限公司 一种硼酸镁晶须生产工艺
CN114085093A (zh) * 2021-11-30 2022-02-25 同济大学 利用海水拌合弃土制备而成的高性能烧结砖砌块及其制备方法
CN115611291A (zh) * 2022-09-09 2023-01-17 贺州学院 一种硼酸镁（Mg3B2O6）的制备方法
CN115611291B (zh) * 2022-09-09 2024-02-27 贺州学院 一种硼酸镁Mg3B2O6的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110228797B (zh) 一种低成本制备二维氮化钼或氮化钨纳米片的方法
CN103539210A (zh) 一种钼酸钴微晶的制备方法
CN112875755B (zh) 一种钨酸铋纳米粉体的制备方法
CN104528787B (zh) 一种制备细粒径氧化铝粉末的方法
CN103288122A (zh) 一种菱形氧化锌纳米棒阵列及其制备方法
CN102181933A (zh) 利用浓海水合成一维纳米硼酸镁晶须的方法
CN100500952C (zh) 利用苦卤合成硼酸镁晶须的方法
CN101628812A (zh) 一种制备致密氧化钇陶瓷的方法
Qi et al. Effect of CeO 2 morphology on the catalytic properties of Au/CeO 2 for base-free glucose oxidation
CN101786624B (zh) 燃烧法制备超细碳化硼粉
CN103755345A (zh) 一种小颗粒钇铈氧化物固溶体的制备方法
CN108722486A (zh) 一种窄带氮化碳修饰铁基金属有机骨架复合光催化剂的制备方法
CN103318954B (zh) 一种固相化学反应制备三钛酸钠纳米棒的方法
CN101195495B (zh) 高纯纳米氟化锂的制备方法
CN101948134A (zh) 一种钛酸锂粉末的制备方法
CN102070178A (zh) 基于水热技术调控制备氧化钇微纳米材料的方法
CN102990077B (zh) 一种在氧化物基底上原位生长铋纳米粒子的方法
CN104071844A (zh) 一种燃烧法制备钇钽酸锶粉体的方法
CN101182035A (zh) 一种低温合成二氧化钛纳米粉体的方法
CN103569975B (zh) 一种溶剂热合成碲化铋多晶纳米盘的方法
CN104843792A (zh) 一种制备纳米针状紫钨粉末的方法
CN115010171A (zh) 一种纳米锆酸镧粉体的绿色制备方法
CN106694898A (zh) 一种低热固相化学反应制备多种形貌的金属铜纳米材料的方法
CN101786625B (zh) 有机含硼先驱体自蔓延法制备超细碳化硼多晶粉
CN102745734B (zh) 一种结晶度高的纳米铝酸镧粉体及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110914