CN105540623A - 一种制备纳米氧化镁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以白云石为原料，采用硫酸铵浸出法制备纳米氧化镁的新方法。将白云石煅烧研磨成白云灰粉末，与硫酸铵溶液混合得到硫酸镁溶液，加氨水反应，经陈化等得氢氧化镁白色粉末，经煅烧得到纳米氧化镁。本发明方法的钙镁分离度高、工艺流程简单、生产成本低、环境污染少，解决了传统工艺中钙镁分离不彻底、工艺流程复杂、生产成本高、环境污染等问题，具有广泛应用前景。

Description

一种制备纳米氧化镁的方法
技术领域
本发明属于纳米氧化镁的制备方法，尤其涉及硫酸铵浸出法制备纳米氧化镁的新工艺。
背景技术
氧化镁是一种白色立方晶体，熔点为2800℃，是一种重要的无机化工产品，用途非常广泛，其中尤以纳米氧化镁为重。纳米氧化镁是一种粒径介于1～100nm的纳米材料，具有纳米材料所具有的共性，即量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，是一种新型高功能精细无机材料。它有着不同于本体材料的热、光、电、磁和化学等特殊性能，因此也具有更加广泛的用途。纳米氧化镁可作为电气绝缘材料、香料、化妆品、油漆、橡胶等的填充剂，起到比普通氧化镁更好的效果，可明显改善制品的性能。纳米氧化镁吸附性能强、表面活性高，可用作高效解离吸附剂，吸附有毒化学物质如有机磷化合物、氯烃和酸性气体等，在环境保护方面起了非常重要的作用。纳米氧化镁超微粒子与高聚物等的复合材料具有非常好的微波吸收系数，可用作油漆、纸张、香粉的填充剂或医药品擦光剂。纳米氧化镁有较大的比表面积和较好的热稳定性，可以用作负载型甲醇和低碳醇合成的催化剂的载体，明显改进催化剂的性能。纳米氧化镁作为掺杂剂掺入Bi2Sr2CaCu2O8粉末中，该粉末沉积到银表面可形成高温超导膜。纳米氧化镁具有良好的低温烧结性能，不使用烧结助剂就可实现低温烧结而制成高致密的细晶陶瓷。它还可作为氧化铝、氧化铁等纳米粒子的烧结助剂和稳定剂而获得高质量的纳米相陶瓷。此外，由于纳米晶氧化镁的电阻率明显高于非晶材料，可用于高绝缘材料。纳米氧化镁还具有良好的杀菌功能。美国Nanoscale公司对纳米氧化镁的杀菌性能做了系统的研究，结果表明：4～10nm的纳米氧化镁对多种病毒、细菌和真菌具有异常突出的杀灭效果，远优于通常的银系杀菌剂，且纳米氧化镁对氯气具有巨大的吸附能力，可吸附自身重量20％的氯气，进一步强化杀菌作用。纳米氧化镁现在受到了国内外广泛的关注，有着巨大的经济潜力和广阔的应用前景。
云石为碳酸盐的天然矿物，其主要成分是CaMg(CO3)2(MgO、CaO含量分别为21.6％，30.3％)，还含有少量硅、铝和铁杂质。
白云石与酸反应时，得到对应的可溶性或不可溶性的钙盐和可溶性的镁盐：
CaMg(CO3)2+4HCl＝CaCl2+MgCl2+2CO2↑+2H2O
CaMg(CO3)2+2H2SO4＝CaSO4+MgSO4+2CO2↑+2H2O
白云石高温煅烧时，将发生以下反应：
CaMg(CO3)2＝CaCO3+MgO+CO2(1)
CaCO3＝CaO+CO2(2)
反应(1)发生在800℃左右，反应(2)发生在900℃左右。
从白云石中制取氧化镁的方法很多，而工业生产中采用的方法主要是碳化法和酸解法。
白云石碳化法的基本方法是将白云石煅烧生成白云灰，再加水消化生成含Mg(OH)2和Ca(OH)2的白云灰乳，将白云灰乳送入碳化塔中，通入CO2气体进行碳化反应，过滤除去CaCO3，得到Mg(HCO3)2溶液，经热解得到碱式碳酸镁，最后煅烧制得氧化镁。专利201010149986.0公开了利用白云石生产高纯氧化镁的方法，将白云石高温煅烧、粉碎、消化，得到的悬浊液通入碳化塔，同时在碳化塔中通入含有无机碱和水溶性高分子的水溶液，然后通入CO2进行碳化反应，滤液加热分解得到的沉淀物经煅烧得到纯度达到98.6％左右、钙含量小于0.2％的高纯氧化镁。该工艺中采用了无机碱和水溶性高分子作为添加剂，增加原料成本，同时中间产物碱式碳酸镁不容易过滤，且该工艺中碳化过程对生产设备要求高。专利201410604260.X公开了一种纳米氧化镁的制备方法，是将白云石粉碎后经高温煅烧，加水消化，通入CO2碳化得到碳酸氢镁溶液，再加入三聚磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮，得到碱式碳酸镁固体沉淀，最后经煅烧得到纳米氧化镁。该工艺中白云石煅烧能耗高，反应过程中使用的有机物价格昂贵，原料成本高，且原料利用率低，同时碱式碳酸镁煅烧过程中产生了污染环境的物质。专利201110199958.4公开了一种白云石生产高纯氧化镁的工艺方法，是白云石经破碎、煅烧、消化、过滤、碳化、固液分离、热解、碱式碳酸镁烘干、碱式碳酸镁煅烧得到CaO含量低于0.2％、纯度达到98％的高纯氧化镁。该工艺的缺点是工艺流程复杂，且产品产率较低。
白云石酸解法的基本方法是用酸溶解经煅烧或未经煅烧的白云石，得到可溶性或不溶性的钙盐和可溶性的镁盐，经过滤、净化除杂，得到精制溶液，再经沉淀剂沉淀得到Mg(OH)2或MgCO3沉淀，最后煅烧制得氧化镁。专利201010577646.8公开了一种白云岩酸法制备轻质氧化镁和碳酸钙粉体的工艺，是将白云岩破碎，球磨成粉体，用盐酸溶解制成主要成分为MgCl2和CaCl2的溶液，加入氧化剂NaClO除杂，通入氨气反应得到Mg(OH)2沉淀，再经煅烧制得轻质氧化镁粉体。该工艺消耗了大量的酸和沉淀剂，生产成本高，且除杂过程中引入新的杂质。专利200910067462.4公开了一种制备纳米氧化镁和活性轻质碳酸钙的方法。其中涉及到纳米氧化镁的制备技术，是将白云石破碎、低温煅烧、混合物球磨与消化、一次碳化、一次过滤、热解、二次过滤、机械球磨和煅烧，最后得到纳米氧化镁。该工艺的缺点是工艺流程复杂，也存在原料利用不高的问题。
而上述的碳化法和酸解法普遍存在工艺设备投资大、工艺流程复杂、原料利用率低、产生污染环境的物质、原料消耗量大等等一系列问题，存在的主要问题在于钙镁分离不彻底，容易造成产品不纯、产率不高等问题。
发明内容
本发明针对传统工艺生产中存在的不足，提出一种采用硫酸铵浸出法制备纳米氧化镁的新工艺，从而解决传统工艺生产中钙镁分离不彻底、工艺流程复杂、生产成本高、环境污染等一系列的问题。
本发明制备的纳米氧化镁由于粒径小、比表面积高、产品纯度高等特点，可作为有毒气体吸附剂、催化剂、烧结助剂、高温耐热材料等，具有很高的使用价值。
本发明的目的是提供一种以白云石为原料、硫酸铵浸出法制备纳米氧化镁的方法，从而提供一种钙镁分离度高、工艺流程简单、生产成本低、环境污染少的方法。本发明方法不仅使用低温煅烧白云石，从而使得白云石中的碳酸镁完全分解成氧化镁而碳酸钙不分解或者只有少量分解，降低了能量消耗，节省了与氧化钙反应的硫酸铵的用量，也有利于提高钙镁的分离程度，从而制备高纯氧化镁。使用硫酸铵作为反应物，对反应产生的氨气进行回收利用作为镁离子沉淀剂，省去了传统工艺生产中的酸和沉淀剂，降低了生产成本。所产生的副产品硫酸铵也可循环使用，节省原料，减少环境污染。本发明中，白云灰与硫酸铵溶液反应后得到的溶液中钙含量低至0.80％(占白云灰中钙总含量的2.82％)，镁的含量高达15.84％(占白云灰中镁总含量的97.30％)，钙镁分离较为彻底，且镁的提取率大大提高；制备得到的纳米氧化镁晶型完整，纯度高，颗粒均匀，直径最小约为10nm，比表面积达到1.13m2·g-1，可应用于环境中有毒气体的吸附、实验室中的催化反应、高温反应的烧结助剂、高温耐热材料等方面，具有很好的使用价值。
本发明制备纳米氧化镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的白云石置于马弗炉中高温煅烧，用研钵研磨成粉末，得到白云灰。
(2)白云灰与一定体积的硫酸铵溶液混合，加热搅拌反应至蒸馏出一定体积的氨水。
(3)向反应得到的固液混合物中加入氧化剂(除去铁杂质)，过滤后得到精制的硫酸镁溶液。
(4)将上述硫酸镁溶液和氨水分别配制成相同体积的溶液，再取等量的硫酸镁溶液和氨水并分别加入等量的水稀释，向硫酸镁溶液中不加或加入一定量的分散剂并搅拌均匀，向氨水中补加一定量的浓氨水并搅拌均匀后逐滴加入到硫酸镁溶液中，加热搅拌反应，生成的氢氧化镁白色沉淀经陈化、过滤、洗涤、干燥、研磨得到氢氧化镁白色粉末。
(5)将上述白色粉末置于马弗炉中煅烧，经研磨得到目的产物纳米氧化镁白色粉末。
本发明中，
“一定量的白云石”是指白云石的质量为100～500g。
“一定体积的硫酸铵溶液”是指硫酸铵溶液的体积为500mL。
“一定体积的氨水”是指氨水的体积为100～400mL。
“一定量的分散剂”是指分散剂的用量为：固体质量为产品纳米氧化镁理论质量的1～5％；液体体积为生成氢氧化镁沉淀反应中溶液体积的1～5％。
“一定量的浓氨水”是指浓氨水的体积为0～200mL。
本发明中，步骤(4)中过滤后的溶液为硫酸铵溶液，经加热蒸发浓缩可作为反应原料，循环利用。
本发明中，步骤(1)中白云石高温煅烧温度为700～800℃，时间为1～3h。
本发明中，步骤(2)中白云灰中的氧化镁与硫酸铵的摩尔比为1.0：1.0～1.0：2.0。
所述上述方案中，步骤(2)中所述的硫酸铵溶液的体积为500mL，反应温度为120～180℃，蒸馏出的氨水体积为100～400mL。
本发明中，步骤(2)中采用加热蒸馏装置以加快反应速率。
本发明中，步骤(2)中得到的氨水作为镁离子沉淀剂。
本发明中，步骤(2)中，白云灰与硫酸铵溶液反应后得到的溶液中钙含量低至0.80％(占白云灰中钙总含量的2.82％)，镁的含量高达15.84％(占白云灰中镁总含量的97.30％)，钙镁分离较为彻底，且镁的提取率大大提高。
本发明中，步骤(3)中氧化剂为30％的过氧化氢溶液。
本发明中，步骤(4)中配制而成的硫酸镁溶液和氨水的体积均为500mL，所取的硫酸镁溶液和氨水的体积均为100mL，稀释所用的水量为0～200mL。
本发明中，步骤(4)中所述的分散剂为十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、聚乙二醇(PEG)中的任意一种或几种。分散剂的用量为：固体质量为产品纳米氧化镁理论质量的1～5％；液体体积为生成氢氧化镁沉淀反应中溶液体积的1～5％。
本发明中，步骤(4)中补加的浓氨水的体积为0～200mL。
本发明中，步骤(4)中反应温度为30～80℃，反应时间为0.5～2.0h，陈化时间为0～60min。
所述上述方案中，步骤(5)中煅烧温度为300～800℃，煅烧时间为1～3h。
本发明中，步骤(5)制备得到的纳米氧化镁晶型完整，纯度高，颗粒均匀，直径最小约为10nm，比表面积达到1.13m2·g-1。
本发明以白云石煅烧后得到的白云灰为原料，采用硫酸铵浸出法制备纳米氧化镁，具有以下优点：白云石在800℃以下煅烧得到氧化镁和含少量氧化钙的碳酸钙，而不像传统工艺中白云石在1000℃以上煅烧完全得到氧化镁和氧化钙，从而造成生成的氧化钙参与到反应中而消耗更多的硫酸铵。该法既降低了能耗，又节省了硫酸铵的用量，也有利于提高钙镁分离的程度，从而制备高纯氧化镁。白云灰中的氧化镁与硫酸铵溶液反应产生的氨气可回收，作为镁离子沉淀剂，减少了沉淀剂的用量，节约了生产成本。回收的氨气与硫酸镁反应，得到的副产物硫酸铵经加热蒸发浓缩又可作为反应原料循环使用。所述工艺流程简单，有利于降低生产成本，且对环境无污染，适合于工业化生产与推广。白云灰与硫酸铵溶液反应后得到的溶液中钙含量低至0.80％(占白云灰中钙总含量的2.82％)，镁的含量高达15.84％(占白云灰中镁总含量的97.30％)，钙镁分离较为彻底，且镁的提取率高达97.30％。本发明制备得到的纳米氧化镁晶型完整，纯度高，颗粒均匀，直径最小约为10nm，比表面积达1.13m2·g-1，可作为有毒气体吸附剂、催化剂、烧结助剂、高温耐热材料等，具有很好的使用价值。
附图说明
图1：本发明制备方法的工艺流程示意图。
图2：实施例4、5制备得到的产品纳米氧化镁XRD图。
图3：实施例7制备得到的添加5％CTMAB合成的纳米氧化镁的SEM图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。实施本发明的过程、条件、试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
实施例1：
(1)称取100g的白云石于马弗炉中，在800℃下煅烧1h，用研钵研磨成粉末，得到白云灰。
(2)称取80g白云灰置于三口烧瓶中，加入浓度为1.0716mol/L、体积为500mL(氧化镁与硫酸铵的摩尔比为1.0：1.0)的(NH4)2SO4溶液，采用加热蒸馏装置，于150℃下油浴加热搅拌反应至蒸馏出300mL的氨水(装有50mL水的接收瓶接收逸出的氨气和蒸馏出的氨水)，作为镁离子沉淀剂。
(3)向反应后的固液混合物中加入20mL的30％过氧化氢溶液(除去铁杂质)，过滤后得到精制的硫酸镁溶液。
(4)将上述硫酸镁溶液和氨水分别配制成500mL的溶液，再取100mL的硫酸镁溶液和100mL的氨水并分别加入100mL的水稀释，向硫酸镁溶液中加入0.0432g(1％)十二烷基硫酸钠(SDS)并搅拌均匀，向氨水中补加100mL的浓氨水并搅拌均匀后逐滴加入到硫酸镁溶液中，50℃下水浴加热搅拌反应1h，反应得到白色沉淀。室温下经30min静置陈化，过滤分离得到白色沉淀和滤液，白色沉淀用水洗涤至洗涤液中无硫酸根离子为止(用氯化钡溶液检验)，最后用无水乙醇洗涤一次。然后将白色沉淀置于烘箱中于50℃干燥10h，研磨得到氢氧化镁白色粉末。
(5)将上述白色粉末置于马弗炉中，于500℃中煅烧3h，经研磨得到纳米氧化镁白色粉末。将步骤(4)中过滤后的溶液加热蒸发、冷却浓缩成饱和硫酸铵溶液，可作为反应原料，循环利用。
实施例2：
(1)称取300g白云石于马弗炉中，在800℃下煅烧1h，用研钵研磨成粉末，得到白云灰。
(2)称取80g白云灰置于三口烧瓶中，加入浓度为1.9288mol/L、体积为500mL(氧化镁与硫酸铵的摩尔比为1.0：1.8)的(NH4)2SO4溶液，采用加热蒸馏装置，于180℃下油浴加热搅拌反应至蒸馏出350mL的氨水(装有50mL水的接收瓶接收逸出的氨气和蒸馏出的氨水)，作为镁离子沉淀剂。
(3)向反应后的固液混合物中加入20mL的30％过氧化氢溶液(除去铁杂质)，过滤后得到精制的硫酸镁溶液。
(4)将上述硫酸镁溶液和氨水分别配制成500mL的溶液，再取100mL的硫酸镁溶液和100mL的氨水并分别加入100mL的水稀释，向硫酸镁溶液中加入0.08639g(2％)十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)并搅拌均匀，将氨水逐滴加入到硫酸镁溶液中，50℃下水浴加热搅拌反应1h，反应得到白色沉淀。室温下经30min静置陈化，过滤分离得到白色沉淀和滤液，白色沉淀用水洗涤至洗涤液中无硫酸根离子为止(用氯化钡溶液检验)，最后用无水乙醇洗涤一次。然后将白色沉淀置于烘箱中于50℃干燥10h，研磨得到氢氧化镁白色粉末。
(5)将上述白色粉末置于马弗炉中，于500℃中煅烧3h，经研磨得到纳米氧化镁白色粉末。将步骤(4)中过滤后的溶液加热蒸发、冷却浓缩成饱和硫酸铵溶液，可作为反应原料，循环利用。
实施例3：
(1)称取200g白云石于马弗炉中，在800℃下煅烧1h，用研钵研磨成粉末，得到白云灰。
(2)称取80g白云灰置于三口烧瓶中，加入浓度为1.6074mol/L、体积为500mL(氧化镁与硫酸铵的摩尔比为1.0：1.5)的(NH4)2SO4溶液，采用加热蒸馏装置，于170℃下油浴加热搅拌反应至蒸馏出400mL的氨水(装有50mL水的接收瓶接收逸出的氨气和蒸馏出的氨水)，作为镁离子沉淀剂。
(3)向反应后的固液混合物中加入20mL的30％过氧化氢溶液(除去铁杂质)，过滤后得到精制的硫酸镁溶液。
(4)将上述硫酸镁溶液和氨水分别配制成500mL的溶液，再取100mL的硫酸镁溶液和100mL的氨水，向硫酸镁溶液中加入10mL(5％)聚乙二醇(PEG200)并搅拌均匀，向氨水中补加100mL的浓氨水并搅拌均匀后逐滴加入到硫酸镁溶液中，50℃下水浴加热搅拌反应1h，反应得到白色沉淀。室温下经30min静置陈化，过滤分离得到白色沉淀和滤液，白色沉淀用水洗涤至洗涤液中无硫酸根离子为止(用氯化钡溶液检验)，最后用无水乙醇洗涤一次。然后将白色沉淀置于烘箱中于50℃干燥10h，研磨得到氢氧化镁白色粉末。
(5)将上述白色粉末置于马弗炉中，于500℃中煅烧3h，经研磨得到纳米氧化镁白色粉末。将步骤(4)中过滤后的溶液加热蒸发、冷却浓缩成饱和硫酸铵溶液，可作为反应原料，循环利用。
实施例4：
(1)称取300g白云石于马弗炉中，在800℃下煅烧1h，用研钵研磨成粉末，得到白云灰。
(2)称取80g白云灰置于三口烧瓶中，加入浓度为1.6074mol/L、体积为500mL(氧化镁与硫酸铵的摩尔比为1.0：1.5)的(NH4)2SO4溶液，采用加热蒸馏装置，于180℃下油浴加热搅拌反应至蒸馏出350mL的氨水(装有50mL水的接收瓶接收逸出的氨气和蒸馏出的氨水)，作为镁离子沉淀剂。
(3)向反应后的固液混合物中加入20mL的30％过氧化氢溶液(除去铁杂质)，过滤后得到精制的硫酸镁溶液。
(4)将上述硫酸镁溶液和氨水分别配制成500mL的溶液，再取100mL的硫酸镁溶液和100mL的氨水并分别加入100mL的水稀释，向氨水中补加100mL的浓氨水并搅拌均匀后逐滴加入到硫酸镁溶液中，50℃下水浴加热搅拌反应1h，反应得到白色沉淀。室温下经30min静置陈化，过滤分离得到白色沉淀和滤液，白色沉淀用水洗涤至洗涤液中无硫酸根离子为止(用氯化钡溶液检验)，最后用无水乙醇洗涤一次。然后将白色沉淀置于烘箱中于50℃干燥10h，研磨得到氢氧化镁白色粉末。
(5)将上述白色粉末置于马弗炉中，于500℃中煅烧3h，经研磨得到纳米氧化镁白色粉末。将步骤(4)中过滤后的溶液加热蒸发、冷却浓缩成饱和硫酸铵溶液，可作为反应原料，循环利用。
实施例5：
(1)称取300g白云石于马弗炉中，在800℃下煅烧1h，用研钵研磨成粉末，得到白云灰。
(2)称取80g白云灰置于三口烧瓶中，加入浓度为1.6074mol/L、体积为500mL(氧化镁与硫酸铵的摩尔比为1.0：1.5)的(NH4)2SO4溶液，采用加热蒸馏装置，于180℃下油浴加热搅拌反应至蒸馏出350mL的氨水(装有50mL水的接收瓶接收逸出的氨气和蒸馏出的氨水)，作为镁离子沉淀剂。
(3)向反应后的固液混合物中加入20mL的30％过氧化氢溶液(除去铁杂质)，过滤后得到精制的硫酸镁溶液。
(4)将上述硫酸镁溶液和氨水分别配制成500mL的溶液，再取100mL的硫酸镁溶液和100mL的氨水并分别加入100mL的水稀释，向氨水中补加100mL的浓氨水并搅拌均匀后逐滴加入到硫酸镁溶液中，50℃下水浴加热搅拌反应1h，反应得到白色沉淀。室温下经30min静置陈化，过滤分离得到白色沉淀和滤液，白色沉淀用水洗涤至洗涤液中无硫酸根离子为止(用氯化钡溶液检验)，最后用无水乙醇洗涤一次。然后将白色沉淀置于烘箱中于50℃干燥10h，研磨得到氢氧化镁白色粉末。
(5)将上述白色粉末置于马弗炉中，于800℃中煅烧3h，经研磨得到纳米氧化镁白色粉末。将步骤(4)中过滤后的溶液加热蒸发、冷却浓缩成饱和硫酸铵溶液，可作为反应原料，循环利用。
实施例4、5制备得到的产物纳米氧化镁的XRD图(773K(500℃)和1073K(800℃)表示分别由实施例4、5制备)，如图2所示。
由图2可见，本发明制备得到的纳米氧化镁的特征衍射峰的位置(2theta)与标准卡片上的氧化镁的特征衍射峰的位置一致，且衍射峰强度大，无杂质峰，表明制备的纳米氧化镁纯度高，晶型完整。另外，通过比较发现，经1073K(800℃)煅烧得到的纳米氧化镁比773K(500℃)煅烧得到的纳米氧化镁的峰强度(Intensity)更大，说明前者的结晶度更高，晶型更好。
实施例6：
(1)称取300g白云石于马弗炉中，在700℃下煅烧3h，用研钵研磨成粉末，得到白云灰。
(2)称取80g白云灰置于三口烧瓶中，加入浓度为1.6074mol/L、体积为500mL(氧化镁与硫酸铵的摩尔比为1.0：1.5)的(NH4)2SO4溶液，采用加热蒸馏装置，于120℃下油浴加热搅拌反应至蒸馏出100mL的氨水(装有50mL水的接收瓶接收逸出的氨气和蒸馏出的氨水)，作为镁离子沉淀剂。
(3)向反应后的固液混合物中加入20mL的30％过氧化氢溶液(除去铁杂质)，过滤后得到精制的硫酸镁溶液。
(4)将上述硫酸镁溶液和氨水分别配制成500mL的溶液，再取100mL的硫酸镁溶液和100mL的氨水并分别加入100mL的水稀释，向氨水中补加100mL的浓氨水并搅拌均匀后逐滴加入到硫酸镁溶液中，50℃下水浴加热搅拌反应1h，反应得到白色沉淀。室温下经30min静置陈化，过滤分离得到白色沉淀和滤液，白色沉淀用水洗涤至洗涤液中无硫酸根离子为止(用氯化钡溶液检验)，最后用无水乙醇洗涤一次。然后将白色沉淀置于烘箱中于50℃干燥10h，研磨得到氢氧化镁白色粉末。
(5)将上述白色粉末置于马弗炉中，于800℃中煅烧3h，经研磨得到纳米氧化镁白色粉末。将步骤(4)中过滤后的溶液加热蒸发、冷却浓缩成饱和硫酸铵溶液，可作为反应原料，循环利用。
实施例7：
(1)称取500g白云石于马弗炉中，在800℃下煅烧1h，用研钵研磨成粉末，得到白云灰。
(2)称取80g白云灰置于三口烧瓶中，加入浓度为1.2859mol/L、体积为500mL(氧化镁与硫酸铵的摩尔比为1.0：1.2)的(NH4)2SO4溶液，采用加热蒸馏装置，于170℃下油浴加热搅拌反应至蒸馏出350mL的氨水(装有50mL水的接收瓶接收逸出的氨气和蒸馏出的氨水)，作为镁离子沉淀剂。
(3)向反应后的固液混合物中加入20mL的30％过氧化氢溶液(除去铁杂质)，过滤后得到精制的硫酸镁溶液。
(4)将上述硫酸镁溶液和氨水分别配制成500mL的溶液，再取100mL的硫酸镁溶液和100mL的氨水并分别加入100mL的水稀释，向硫酸镁溶液中加入0.2160g(5％)十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)并搅拌均匀，将氨水逐滴加入到硫酸镁溶液中，50℃下水浴加热搅拌反应1h，反应得到白色沉淀。室温下经30min静置陈化，过滤分离得到白色沉淀和滤液，白色沉淀用水洗涤至洗涤液中无硫酸根离子为止(用氯化钡溶液检验)，最后用无水乙醇洗涤一次。然后将白色沉淀置于烘箱中于50℃干燥10h，研磨得到氢氧化镁白色粉末。
(5)将上述白色粉末置于马弗炉中，于800℃中煅烧3h，经研磨得到纳米氧化镁白色粉末，即添加5％CTMAB合成的纳米氧化镁，其SEM图如图3所示。由图3可见，本发明制备得到的纳米氧化镁晶型完整，颗粒均匀，直径最小约为10nm。
将步骤(4)中过滤后的溶液加热蒸发、冷却浓缩成饱和硫酸铵溶液，可作为反应原料，循环利用。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (12)

1.一种制备纳米氧化镁的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)称取白云石置于马弗炉中高温煅烧，用研钵研磨成粉末，得到白云灰；
(2)白云灰与硫酸铵溶液混合，加热搅拌反应至蒸馏出氨水；
(3)向反应得到的固液混合物中加入氧化剂，除去铁杂质，过滤后得到精制的硫酸镁溶液；
(4)将上述硫酸镁溶液和氨水分别配制成相同体积的溶液，再取等量的硫酸镁溶液和氨水并分别加入等量的水稀释，向硫酸镁溶液中不加或加入分散剂并搅拌均匀，向氨水中补加浓氨水并搅拌均匀后逐滴加入到硫酸镁溶液中，加热搅拌反应，生成的氢氧化镁白色沉淀经陈化、过滤、洗涤、干燥、研磨得到氢氧化镁白色粉末；
(5)将上述白色粉末置于马弗炉中煅烧，经研磨得到目标产物纳米氧化镁白色粉末。
2.根据权利要求1所述制备纳米氧化镁的方法，其特征在于：步骤(1)中，白云石煅烧温度为700～800℃，煅烧时间为1～3h。
3.根据权利要求1所述制备纳米氧化镁的方法，其特征在于：步骤(2)中，白云灰中的氧化镁与硫酸铵的摩尔比为1.0：1.0～1.0：2.0。
4.根据权利要求1所述制备纳米氧化镁的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硫酸铵溶液的体积为500mL，反应的温度为120～180℃，蒸馏出的氨水体积为100～400mL。
5.根据权利要求1所述制备纳米氧化镁的方法，其特征在于：步骤(2)中，白云灰与硫酸铵溶液反应后得到的溶液中，钙含量低至0.80％，其占白云灰中钙总含量的2.82％，镁的含量高达15.84％，其占白云灰中镁总含量的97.30％。
6.根据权利要求1所述制备纳米氧化镁的方法，其特征在于：步骤(3)中，氧化剂为30％的过氧化氢溶液。
7.根据权利要求1所述制备纳米氧化镁的方法，其特征在于：步骤(4)中，配制而成的硫酸镁溶液和氨水的体积均为500mL，所取的硫酸镁溶液和氨水的体积均为100mL，稀释所用的水量为0～200mL。
8.根据权利要求1所述制备纳米氧化镁的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述分散剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇中的任意一种或几种；分散剂的用量为：固体质量为产品纳米氧化镁理论质量的1～5％；液体体积为生成氢氧化镁沉淀反应中溶液体积的1～5％。
9.根据权利要求1所述制备纳米氧化镁的方法，其特征在于：步骤(4)中，补加的浓氨水的体积为0～200mL；反应温度为30～80℃，反应时间为0.5～2.0h，陈化时间为0～60min。
10.根据权利要求1所述制备纳米氧化镁的方法，其特征在于：步骤(4)中，过滤后的溶液为硫酸铵溶液，经加热蒸发浓缩可作为反应原料，循环利用。
11.根据权利要求1所述制备纳米氧化镁的方法，其特征在于：步骤(5)中，煅烧温度为300～800℃，煅烧时间为1～3h。
12.根据权利要求1所述制备纳米氧化镁的方法，其特征在于，所述方法制备得到的纳米氧化镁的最小直径为10nm；所述纳米氧化镁的比表面积达1.13m2·g-1。
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