CN104743584A - 一种纳米氧化镁的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米氧化镁的制备方法，所述方法包括以下步骤：1)将可溶性镁盐溶解于多元醇溶剂中，不断搅拌使之成为透明溶液；2)将沉淀剂按照可溶性镁盐与沉淀剂的物质的量之比为1:2～1:8的比例加入上述透明溶液中并搅拌使其完全溶解得到混合溶液；3)将混合溶液回流加热，控制反应温度在100℃～140℃，控制反应时间为4～12小时；4)反应完毕后冷却，静置陈化0～10小时；5)将步骤4)溶液稀释，过滤，滤饼经洗涤、烘干、煅烧得到纳米氧化镁。本发明制备的纳米氧化镁分散性好，纯度高，提高了氧化镁材料的性能，有利于纳米氧化镁材料向尖端行业的应用和推广。

Description

一种纳米氧化镁的制备方法

技术领域

本发明属于纳米材料的制备技术领域，具体地，本发明涉及一种纳米氧化镁的制备方法。

背景技术

纳米氧化镁同时具备氧化镁和纳米材料的性能，在光电、高级陶瓷、催化、医药等领域有着非常好的应用前景。目前制备纳米氧化镁材料的方法主要为高温煅烧法和沉淀法。高温煅烧法由于矿石杂质多，除去时能耗大不利于制备高纯的产品；沉淀法多以水为溶剂，但是由于羟基或毛细管作用，团聚现象严重。现有制备纳米氧化镁纳米材料的主要问题是易发生团聚和纯度较差，从而导致纳米材料性能变差，不利于纳米氧化镁推广和利用。然而，提高纳米氧化镁材料的纯度和分散性有助于提高其在各个领域的应用性能。因此制备出分散性好，纯度高的纳米氧化镁材料成为开发高端氧化镁产品的研究热点之一。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种纳米氧化镁的制备方法，该方法利用多元醇为溶剂，规避了以水作溶剂时发生的羟基作用和毛细管作用，从而有效地提高了纳米材料的分散性。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种纳米氧化镁的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)将可溶性镁盐溶解于多元醇溶剂中，不断搅拌使之成为透明溶液；

2)将沉淀剂按照可溶性镁盐与沉淀剂的物质的量之比为1:2～1:8的比例加入上述透明溶液中并搅拌使其完全溶解得到混合溶液；

3)将混合溶液回流加热，控制反应温度在100℃～140℃，控制反应时间为4～12小时；

4)反应完毕后冷却，静置陈化0～10小时；

5)将步骤4)溶液稀释，过滤，滤饼经洗涤、烘干、煅烧得到纳米氧化镁。

优选地，所述步骤5)中的洗涤具体为：先用去离子水洗涤2～3次，再用无水乙醇洗涤1～2次。

优选地，所述步骤5)中的烘干、煅烧具体为：烘干温度50℃～80℃，烘干时间2～4小时；煅烧温度400℃～800℃，煅烧时间3～5小时。

优选地，所述可溶性镁盐为六水氯化镁、硝酸镁、硫酸镁中的一种。

优选地，所述多元醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇、二甘醇中的一种。

优选地，所述沉淀剂为尿素、氨水、碳酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种。

本发明与现有技术相比，其优点在于：

1)采用多元醇为溶剂，避免了现有以水为溶剂所存在的羟基作用和毛细管作用而导致的团聚现象。

2)以可溶性镁盐为原料，以尿素等为沉淀剂，采用多元醇-均匀沉淀法，控制纳米材料的成核、成晶过程，提高了纳米氧化镁材料的纯度和分散性。

3)控制工艺条件进而控制纳米氧化镁前驱体成晶和纳米氧化镁的分散性。

本发明综合多元醇法和均匀沉淀法制备纳米氧化镁的优势，开发多元醇-均匀沉淀法制备纳氧化镁材料，所得的纳米材料分散性好，纯度高，从而提高了氧化镁材料的性能，有利于纳米氧化镁材料向尖端行业的应用和推广。

附图说明

图1为本发明实施例1制备纳米氧化镁的X射线衍射图；

图2为本发明实施例1制备纳米氧化镁的扫描电子显微镜图；

图3为本发明实施例2制备纳米氧化镁的X射线衍射图；

图4为本发明实施例2制备纳米氧化镁的扫描电子显微镜图；

图5为本发明实施例2制备纳米氧化镁的激光粒度测试图

图6为本发明实施例3制备纳米氧化镁的X射线衍射图；

图7为本发明实施例3制备纳米氧化镁的扫描电子显微镜图；

图8为本发明实施例3制备纳米氧化镁的激光粒度测试图

图9为本发明实施例4制备纳米氧化镁的X射线衍射图；

图10为本发明实施例4制备纳米氧化镁的扫描电子显微镜图；

图11为本发明实施例4制备纳米氧化镁的激光粒度测试图

图12为本发明实施例5制备纳米氧化镁的X射线衍射图；

图13为本发明实施例5制备纳米氧化镁的扫描电子显微镜图；

图14为本发明实施例6制备纳米氧化镁的X射线衍射图；

图15为本发明实施例6制备纳米氧化镁的扫描电子显微镜图；

图16为本发明对比例1制备纳米氧化镁的X射线衍射图；

图17为本发明对比例1制备纳米氧化镁的扫描电子显微镜图

图18为本发明对比例2制备纳米氧化镁的X射线衍射图；

图19为本发明对比例2制备纳米氧化镁的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种纳米氧化镁的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)称取六水氯化镁11g，溶入100ml乙二醇中，不断搅拌使之成为透明溶液；

2)称取16g尿素，加入上述透明溶液中，搅拌，溶解得到混合溶液；

3)将混合溶液回流加热搅拌，升温至110℃，反应8小时；

4)反应完毕后所得溶液冷却，并陈化10小时；

5)将步骤4)所得的溶液加去离子水稀释，抽滤，所得沉淀物用去离子水洗涤2次，无水乙醇洗涤1次得白色沉淀物，白色沉淀物80℃烘干4小时，冷却至室温得白色固体，白色固体在马弗炉中500℃煅烧3小时即得纳米氧化镁。

上述所得的纳米氧化镁材料经XRD测试和SEM测试，结果如图1和图2所示，从图1能看出，所得纳米氧化镁产物纯度较高，没有杂质相的生成。从图2能看出，纳米氧化镁分散性好，粒度均匀，粒径在30～40纳米。

实施例2

一种纳米氧化镁的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)称取六水氯化镁11g，溶入100ml乙二醇中，不断搅拌使之成为透明溶液；

2)称取16g氨水，加入上述透明溶液中，搅拌，溶解得到混合溶液；

3)将混合溶液回流加热搅拌，升温至100℃，反应12小时；

4)反应完毕后所得溶液冷却，并陈化10小时；

5)将步骤4)所得的溶液加去离子水稀释，抽滤，所得沉淀物用去离子水洗涤2次，无水乙醇洗涤1次得白色沉淀物，白色沉淀物80℃烘干4小时，冷却至室温得白色固体，白色固体在马弗炉中500℃煅烧3小时即得纳米氧化镁。

上述所得的纳米氧化镁材料经XRD测试、SEM测试和粒度测试，结果如图3、图4和图5所示，从图3可以看出，产物纯度较高，没有杂质相的生成。从图4中可以看出形成纳米粒子分散性良好，粒径在30左右纳米。从图5中可以看出所制备的纳米材料粒径分布较窄，d(0.1)：2.116μm，d(0.5)：5.390μm，d(0.9)：12.461μm。

实施例3

一种纳米氧化镁的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)称取六水氯化镁11g，溶入100ml丙三醇中，不断搅拌使之成为透明溶液；

2)称取16g碳酸铵，加入上述透明溶液中，搅拌，溶解得到混合溶液；

3)将混合溶液回流加热搅拌，升温至120℃，反应8小时；

4)反应完毕后所得溶液冷却，并陈化8小时；

5)将步骤4)所得的溶液加去离子水稀释，抽滤，所得沉淀物用去离子水洗涤2次，无水乙醇洗涤1次得白色沉淀物，白色沉淀物80℃烘干4小时，冷却至室温得白色固体，白色固体在马弗炉中500℃煅烧3小时即得纳米氧化镁。

上述所得的纳米氧化镁材料经XRD测试、SEM测试和粒度测试，结果如图6、图7和图8所示，从图6可以看出，产物无杂质峰，纯度较高。从图7中可以看出形成纳米粒子分散性相对良好，粒径在30～40纳米。从图8中可以看出所制备的纳米材料粒径分布较窄，d(0.1)：3.429μm，d(0.5)：18.408μm，d(0.9)：68.562μm。

实施例4

一种纳米氧化镁的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)称取硫酸镁11g，溶入100ml丙二醇中，不断搅拌使之成为透明溶液；

2)称取16g碳酸钠，加入上述透明溶液中，搅拌，溶解得到混合溶液；

3)将混合溶液回流加热搅拌，升温至130℃，反应8小时；

4)反应完毕后所得溶液冷却，并陈化6小时；

5)将步骤4)所得的溶液加去离子水稀释，抽滤，所得沉淀物用去离子水洗涤2次，无水乙醇洗涤1次得白色沉淀物，白色沉淀物80℃烘干4小时，冷却至室温得白色固体，白色固体在马弗炉中500℃煅烧3小时即得纳米氧化镁。

上述所得的纳米氧化镁材料经XRD测试、SEM测试和粒度测试，结果如图9、图10和图11所示，从图9可以看出，产物纯度较高，没有杂质相的生成。从图10中可以看出形成纳米粒子分散性良好，粒径在40～50纳米。从图11中可以看出所制备的纳米材料粒径分布较窄，d(0.1)：3.355μm，d(0.5)：19.560μm，d(0.9)：124.054μm。

实施例5

一种纳米氧化镁的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)称取硝酸镁11g，溶入100ml二甘醇中，不断搅拌使之成为透明溶液；

2)称取16g碳酸氢钠，加入上述透明溶液中，搅拌，溶解得到混合溶液；

3)将混合溶液回流加热搅拌，升温至110℃，反应4小时；

4)反应完毕后所得溶液冷却，并陈化10小时；

5)将步骤4)所得的溶液加去离子水稀释，抽滤，所得沉淀物用去离子水洗涤2次，无水乙醇洗涤1次得白色沉淀物，白色沉淀物60℃烘干2小时，冷却至室温得白色固体，白色固体在马弗炉中400℃煅烧2小时即得纳米氧化镁。

上述所得的纳米氧化镁材料经XRD测试和SEM测试，结果如图12和图13所示，从图12可以看出，产物无杂质峰，纯度较高。从图13中可以看出形成纳米粒子分散性相对良好，粒径在50纳米左右。

实施例6

一种纳米氧化镁的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)称取六水氯化镁11g，溶入100ml乙二醇中，不断搅拌使之成为透明溶液；

2)称取16g尿素，加入上述透明溶液中，搅拌，溶解得到混合溶液；

3)将混合溶液回流加热搅拌，升温至110℃，反应6小时；

4)反应完毕后所得溶液冷却，并陈化0小时；

5)将步骤4)所得的溶液加去离子水稀释，抽滤，所得沉淀物用去离子水洗涤3次，无水乙醇洗涤2次得白色沉淀物，白色沉淀物50℃烘干3小时，冷却至室温得白色固体，白色固体在马弗炉中800℃煅烧5小时即得纳米氧化镁。

上述所得的纳米氧化镁材料经XRD测试和SEM测试，结果如图14和图15所示，从图14可以看出，产物无杂质峰，纯度较高。从图15中可以看出形成纳米粒子分散性相对良好，有少许团聚，粒径在40～50纳米。

对比例1

一种纳米氧化镁的制备方法所述方法包括以下步骤：

1)称取六水氯化镁11g，溶入100ml去离子水中，不断搅拌使之成为透明溶液；

2)称取16g尿素，加入上述透明溶液中，搅拌，溶解得到混合溶液；

3)将混合溶液回流加热搅拌，升温至95℃，反应8小时；

4)反应完毕后所得溶液冷却，并陈化10小时；

5)将步骤4)所得的溶液加去离子水稀释，抽滤，所得沉淀物用去离子水洗涤3次，无水乙醇洗涤2次得白色沉淀物，白色沉淀物50℃烘干3小时，冷却至室温得白色固体，白色固体在马弗炉中700℃煅烧5小时即得纳米氧化镁。

上述采用去离子水作为溶剂制备的纳米氧化镁材料经XRD测试和SEM测试，结果如图16和图17所示，从图16可以看出，产物无杂质峰，纯度较高。但从图17中可以看出所制备的氧化镁材料出现严重的团聚现象。

对比例2

一种纳米氧化镁的制备方法(Camtakan,ZeynebErenturk,SemaAkyilYusan,SabriyeDoyurum.Magnesium oxide nanoparticles:Preparation,characterization,anduranium sorption properties.Environmental Progress&Sustainable Energy,31(4):536-543.)，所述方法包括以下步骤：

1)将9.5g氯化镁溶入90ml去离子水中充分溶解，为A溶液，将4g氢氧化钠溶入10ml去离子水中，为B溶液。

2)将A溶液与B溶液混合，剧烈搅拌下在80℃水浴中反应2小时。

3)将反应溶液在80℃下陈化2小时，后冷却至室温，陈化一天。

4)将3)中溶液抽滤，所得沉淀物用去离子水洗涤3次，无水乙醇洗涤2次所得白色沉淀物，60℃干燥4小时。白色固体置于聚四氟乙烯瓶中在马弗炉中250预热1小时370℃煅烧2小时后435℃煅烧3小时既得纳米氧化镁。

上述所得的纳米氧化镁材料经XRD测试和SEM测试，结果如图18和图19所示，从图18可以看出，产物无杂质峰，纯度较高。从图19中可以看出形成纳米粒子分散性相对良好，但是和实施例所得结果比较，团聚现象较为严重。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种纳米氧化镁的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)将可溶性镁盐溶解于多元醇溶剂中，不断搅拌使之成为透明溶液；

2)将沉淀剂按照可溶性镁盐与沉淀剂的物质的量之比为1:2～1:8的比例加入上述透明溶液中并搅拌使其完全溶解得到混合溶液；

3)将混合溶液回流加热，控制反应温度在100℃～140℃，控制反应时间为4～12小时；

4)反应完毕后冷却，静置陈化0～10小时；

5)将步骤4)溶液稀释，过滤，滤饼经洗涤、烘干、煅烧得到纳米氧化镁。

2.如权利要求1所述的纳米氧化镁的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中的洗涤具体为：先用去离子水洗涤2～3次，再用无水乙醇洗涤1～2次。

3.如权利要求1所述的纳米氧化镁的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中的烘干、煅烧具体为：烘干温度50℃～80℃，烘干时间2～4小时；煅烧温度400℃～800℃，煅烧时间3～5小时。

4.如权利要求1-3任一所述的纳米氧化镁的制备方法，其特征在于，所述可溶性镁盐为六水氯化镁、硝酸镁、硫酸镁中的一种。

5.如权利要求1-3任一所述的纳米氧化镁的制备方法，其特征在于，所述多元醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇、二甘醇中的一种。

6.如权利要求1-3任一所述的纳米氧化镁的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂为尿素、氨水、碳酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种。