一種超低堆密度氧化鎂的制備方法
【專利摘要】一種超低堆密度氧化鎂的制備方法，涉及納米氧化鎂。配制可溶性鎂鹽水溶液和氫氧化鈉水溶液；將可溶性鎂鹽水溶液在攪拌下以恒定速度加入氫氧化鈉水溶液中；反應(yīng)結(jié)束后，將得到的白色沉淀洗滌、離心或過濾、有機(jī)溶劑浸泡、護(hù)孔干燥；將干燥后的超低堆密度氫氧化鎂白色粉末焙燒，得到超低密度氧化鎂。制備的超低堆密度氧化鎂，其堆密度小于0.1g/ml，尤其小于0.04g/ml。適合作為吸附劑、催化劑以及催化劑載體，可用于無機(jī)阻燃劑、環(huán)保中煙氣脫硫、廢水處理中脫銨脫磷等，且在酸雨土壤治理、食品與飼料添加劑、油品添加劑、農(nóng)用鎂肥、卷煙紙抑煙涂層以及生物和醫(yī)藥制劑方面，在陶瓷、油漆、醫(yī)學(xué)、微電子學(xué)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種超低堆密度氧化鎂的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米氧化鎂，尤其是涉及一種超低堆密度氧化鎂的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米氧化鎂是一種新型多功能無機(jī)材料，由于其顆粒細(xì)化而具有不同于本體材料的熱、光、電、力學(xué)和化學(xué)方面的特殊功能。納米氧化鎂因具有介電常數(shù)低、熱膨脹系數(shù)高的性能，使其在微波和光電納米元器件制造中具有重要的應(yīng)用價值。氧化鎂因呈弱堿性，被廣泛用作催化劑和載體。同時，由于氧化鎂表面存在大量缺陷、邊、角、臺階等活性位使其可以作為有毒有害氣體和金屬離子及含氯、磷等化合物的吸附劑。氧化鎂的低溫?zé)Y(jié)性好的特性使其可以作為高檔陶瓷的燒結(jié)助劑和穩(wěn)定劑。
[0003]和常規(guī)方法制備的氧化鎂相比，超低堆密度氧化鎂在溶液中分散性更好，具有更多的有效接觸面積，從而表面活性更高，催化和吸附性能更強(qiáng)。關(guān)于氧化鎂的干燥方法，常用的是真空干燥，其最大的缺點(diǎn)在于樣品易結(jié)塊，研磨后產(chǎn)品粒徑不均勻，影響了氧化鎂的各項性能。李春虎等【李春虎，趙九生，王大祥等.納米MgO和MgA1204尖晶石的制備與表征[J].無機(jī)材料學(xué)報，1996，11 (3):557 - 560】利用超臨界乙醇干燥技術(shù)制備了堆密度為0.2085g/ml的納米氧化鎂，但其粒徑大小分布不均，結(jié)構(gòu)松散。劉曉明等【劉曉明，岳巖君，周迎春，宋艷玲.溶膠-凝膠法制備納米氧化鎂[J]，遼寧化工，2005，34 (9):380 - 381】利用流動氮?dú)飧稍锓ǜ稍餁溲趸V醇凝膠，經(jīng)焙燒后得到了粒徑較小納米氧化鎂，干燥時間5h,關(guān)于粒徑大小和堆密度具體數(shù)值未報道。Suchada Utamapanya等【SuchadaUtamapanya, Kenneth J.Klabunde, John R.Schlup, Chem.Mater., 1991, 3, 175 - 181】利用甲醇鎂為前驅(qū)體，使其在甲醇-甲苯的混合溶劑中水解，然后將溶劑加熱到超臨界狀態(tài)，放氣后得到干燥樣品，經(jīng)煅燒得到了氧化鎂。這種方法操作過程比較復(fù)雜，需要在265°C的高溫下進(jìn)行。王寶和等【王寶和，于才淵，張文博，張偉.均勻沉淀-超臨界二氧化碳干燥法制備納米氧化鎂的方法，中國，`CN1597520，2005】以尿素、鎂鹽在聚乙二醇、十二烷基磺酸鈉等作為分散劑下沉淀，并經(jīng)過超臨界二氧化碳干燥制備了納米氧化鎂。
[0004]在文獻(xiàn)和專利中至今未見關(guān)于制備超低堆密度氧化鎂的相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種超低堆密度氧化鎂的制備方法。
[0006]本發(fā)明包括如下步驟:
[0007]I)配制可溶性鎂鹽水溶液和氫氧化鈉水溶液；
[0008]2)將可溶性鎂鹽水溶液在攪拌下以恒定速度加入氫氧化鈉水溶液中；
[0009]3)反應(yīng)結(jié)束后，將得到的白色沉淀洗滌、離心或過濾、有機(jī)溶劑浸泡、護(hù)孔干燥；
[0010]4)將干燥后的超低堆密度氫氧化鎂白色粉末焙燒,得到超低密度氧化鎂。
[0011]在步驟I)中，所述可溶性鎂鹽可選自硝酸鎂、氯化鎂、硫酸鎂等中的任意一種；所述可溶性鎂鹽水溶液的濃度可為0.1~2.0mol/L，優(yōu)選0.5mol/L ;所述氫氧化鈉水溶液的溫度在25~100°C之間，氫氧化鈉水溶液的濃度可為0.2~4.0mol/L，優(yōu)選1.0mol/L。
[0012]在步驟2)中，所述攪拌的速度可為100~600r/min,優(yōu)選400r/min ;所述加入氫氧化鈉水溶液中的設(shè)備可采用注射泵或其它相當(dāng)?shù)脑O(shè)備，所述注射泵的注射針頭直徑可為0.45~4mm,優(yōu)選1.2mm ;所述加入氫氧化鈉水溶液中的速度可為50~400ml/h,優(yōu)選200ml/h，反應(yīng)體系的pH可為11~12。
[0013]在步驟3)中，所述有機(jī)溶劑可選自甲醇、乙醇、異丙醇等中的一種，優(yōu)選乙醇；所述護(hù)孔干燥可采用真空干燥、冷凍干燥、噴霧干燥或超臨界干燥等，所述超臨界干燥優(yōu)選超臨界二氧化碳干燥，所述超臨界二氧化碳干燥過程中的溫度可為35~80°C，優(yōu)選60°C，壓力為8~30MPa，優(yōu)選15MPa，干燥時間為0.5~3h，優(yōu)選lh。
[0014]在步驟4)中，所述干燥后的超低堆密度氫氧化鎂白色粉末，其堆密度小于其堆密度小于0.lg/ml，尤其小于0.04g/ml ;所述焙燒，可將氫氧化鎂白色粉末在馬弗爐中焙燒得到超低堆密度氫氧化鎂，焙燒的溫度可為500~900°C，優(yōu)選600°C。
[0015]本發(fā)明制備的超低堆密度氧化鎂，其堆密度小于0.lg/ml，尤其小于0.04g/ml。
[0016]本發(fā)明以水為溶劑，以可溶性鎂鹽作為鎂源，氫氧化鈉為沉淀劑。
[0017]本發(fā)明制備的超低堆密度的氧化鎂適合作為吸附劑、催化劑以及催化劑載體，可用于無機(jī)阻燃劑、環(huán)保中煙氣脫硫、廢水處理中脫銨脫磷等，并且在酸雨土壤治理、食品與飼料添加劑、油品添加劑、農(nóng)用鎂肥、卷煙紙抑煙涂層以及生物和醫(yī)藥制劑方面均有不同程度的應(yīng)用，也可用作催化劑或者催化劑載體，并且在陶瓷、油漆、醫(yī)學(xué)、微電子學(xué)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
[0018]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)本發(fā)明采用廉價易得的原料，不需要添加模板劑；(2)過程采用注射泵或相關(guān)設(shè)備控制，用其流速達(dá)到方便控制PH值的目的，而無需再額外加酸堿試劑，獲取合適的制備條件；(3)所制備`的氧化鎂和氫氧化鎂不結(jié)塊，堆密度極低，尚未有文獻(xiàn)公開報道這么低堆密度的氧化鎂和氫氧化鎂。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明中實(shí)施例1得到的氫氧化鎂的XRD譜圖及其焙燒后得到的氧化鎂的XRD譜圖。
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的超低堆密度氧化鎂的透射電鏡照片。
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的超低堆密度氧化鎂的透射電鏡局部照片。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0023]實(shí)施例1
[0024]配制0.5mol/L的硝酸鎂水溶液，lmol/L的氫氧化鈉溶液，室溫下，用注射泵以50ml/h速度將硝酸鎂溶液滴加到氫氧化鈉溶液中，攪拌速度為500r/min.將得到的白色沉淀用去離子水洗凈，離心，將離心所得白色沉淀用乙醇洗兩遍，然后將所得沉淀的乙醇勻漿加入超臨界干燥釜中，將釜加熱到60°C，然后通入超臨界二氧化碳，維持釜內(nèi)壓力為15MPa，打開放氣閥，調(diào)節(jié)CCV流量為15L/h，運(yùn)行l(wèi)h，取出所得氫氧化鎂白色粉末，其堆密度為0.0327g/ml。將所得白色粉末焙燒，得到氧化鎂粉末其堆密度為0.0342g/ml。[0025]實(shí)施例2
[0026]配制0.5mol/L的硝酸鎂水溶液,lmol/L的氫氧化鈉溶液,取50ml氫氧化鈉溶液水浴加熱至100°C，用注射泵以200ml/h速度將硝酸鎂溶液滴加到氫氧化鈉溶液中，攪拌速度為500r/min，將得到的白色沉淀用去離子水洗凈，離心，將離心所得白色沉淀用乙醇洗兩遍，然后將所得沉淀的乙醇勻漿加入超臨界干燥釜中，將釜加熱到60°C，然后通入超臨界二氧化碳，維持釜內(nèi)壓力為15MPa，打開放氣閥，調(diào)節(jié)CCV流量為30L/h，運(yùn)行l(wèi)h，取出所得氫氧化鎂白色粉末，其堆密度為0.0244g/ml。將所得白色粉末焙燒，得到氧化鎂，其堆密度為0.0284g/ml。
[0027]實(shí)施例3
[0028]配制1.0mol/L的氯化鎂水溶液,2.0mol/L的氫氧化鈉溶液,取25ml氫氧化鈉溶液水浴加熱至100°c，用注射泵以400ml/h速度將硝酸鎂溶液滴加到氫氧化鈉溶液中，攪拌速度為500r/min，將得到的白色沉淀用去離子水洗凈，離心，將離心所得白色沉淀用乙醇洗兩遍，然后將所得沉淀的乙醇勻漿加入超臨界干燥釜中，將釜加熱到60°C，然后通入超臨界二氧化碳，維持釜內(nèi)壓力為15MPa，打開放氣閥，調(diào)節(jié)CO2流量為30L/h，運(yùn)行1.5h，取出所得氫氧化鎂白色粉末，其堆密度為0.0335g/ml。將所得白色粉末焙燒，得到氧化鎂，其堆密度為0.0363g/ml。
[0029]實(shí)施例4
[0030]配制0.5mol/L的硝酸鎂水溶液,lmol/L的氫氧化鈉溶液,取50ml氫氧化鈉溶液水浴加熱至100°c，用注射泵以200ml/h速度將硝酸鎂溶液滴加到氫氧化鈉溶液中，攪拌速度為500r/min，將得到的白色沉淀用去離子水洗凈，離心，將離心所得白色沉淀用乙醇洗兩遍，然后將所得沉淀的乙醇勻漿加入超臨界干燥釜中，將釜加熱到60°C，然后通入超臨界二氧化碳，維持釜內(nèi)壓力為15MPa，打開放氣閥，調(diào)節(jié)CO2流量為40L/h，運(yùn)行1.5h，取出所得氫氧化鎂白色粉末，其堆密度為0.0314g/ml。將所得白色粉末焙燒，得到氧化鎂，其堆密度為0.0336g/ml。
`[0031]實(shí)施例5
[0032]配制0.5mol/L的硝酸鎂水溶液，lmol/L的氫氧化鈉溶液,取50ml氫氧化鈉溶液水浴加熱至100°c，用注射泵以200ml/h速度將硝酸鎂溶液滴加到氫氧化鈉溶液中，攪拌速度為500r/min，將得到的白色沉淀用去離子水洗凈，離心，將離心所得白色沉淀用乙醇洗兩遍，然后將所得沉淀的乙醇勻漿加入超臨界干燥釜中，將釜加熱到60°C，然后通入超臨界二氧化碳，維持釜內(nèi)壓力為15MPa，打開放氣閥，調(diào)節(jié)CCV流量為60L/h，運(yùn)行2h，取出所得氫氧化鎂白色粉末，其堆密度為0.0164g/ml。將所得白色粉末焙燒，得到氧化鎂，其堆密度為
0.0171g/ml。
[0033]實(shí)施例6
[0034]配制0.5mol/L的硝酸鎂水溶液,lmol/L的氫氧化鈉溶液,取50ml氫氧化鈉溶液水浴加熱至75°C，用注射泵以400ml/h速度將硝酸鎂溶液滴加到氫氧化鈉溶液中，攪拌速度為500r/min,將得到的白色沉淀用去離子水洗凈，離心，將離心所得白色沉淀用乙醇洗兩遍，然后將所得沉淀的乙醇勻漿加入超臨界干燥釜中，將釜加熱到60°C，然后通入超臨界二氧化碳，維持釜內(nèi)壓力為15MPa，打開放氣閥，調(diào)節(jié)CCV流量為60L/h，運(yùn)行1.5h，取出所得氫氧化鎂白色粉末，其堆密度為0.0235g/ml。將所得白色粉末焙燒，得到氧化鎂，其堆密度為0.0262g/ml。
【權(quán)利要求】
1.一種超低堆密度氧化鎂的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 1)配制可溶性鎂鹽水溶液和氫氧化鈉水溶液； 2)將可溶性鎂鹽水溶液在攪拌下以恒定速度加入氫氧化鈉水溶液中； 3)反應(yīng)結(jié)束后，將得到的白色沉淀洗滌、離心或過濾、有機(jī)溶劑浸泡、護(hù)孔干燥； 4)將干燥后的超低堆密度氫氧化鎂白色粉末焙燒,得到超低密度氧化鎂。
2.如權(quán)利要求1所述一種超低堆密度氧化鎂的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述可溶性鎂鹽選自硝酸鎂、氯化鎂、硫酸鎂中的任意一種。
3.如權(quán)利要求1所述一種超低堆密度氧化鎂的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述可溶性鎂鹽水溶液的濃度為0.1~2.0mol/L，優(yōu)選0.5mol/L ;所述氫氧化鈉水溶液的溫度在25~100°C之間，氫氧化鈉水溶液的濃度可為0.2~4.0mol/L，優(yōu)選1.0mol/L。
4.如權(quán)利要求1所述一種超低堆密度氧化鎂的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述攪拌的速度為100~600r/min,優(yōu)選400r/min。
5.如權(quán)利要求1所述一種超低堆密度氧化鎂的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述加入氫氧化鈉水溶液中的設(shè)備采用注射泵，所述注射泵的注射針頭直徑可為0.45~4mm,優(yōu)選1.2mm ;所述加入氫氧化鈉水溶液中的速度可為50~400ml/h,優(yōu)選200ml/h,反應(yīng)體系的pH可為11~12。
6.如權(quán)利要求 1所述一種超低堆密度氧化鎂的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇中的一種，優(yōu)選乙醇。
7.如權(quán)利要求1所述一種超低堆密度氧化鎂的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述護(hù)孔干燥采用真空干燥、冷凍干燥、噴霧干燥或超臨界干燥，所述超臨界干燥優(yōu)選超臨界二氧化碳干燥，所述超臨界二氧化碳干燥過程中的溫度可為35~80°C，優(yōu)選60°C，壓力為8~30MPa，優(yōu)選15MPa，干燥時間為0.5~3h，優(yōu)選lh。
8.如權(quán)利要求1所述一種超低堆密度氧化鎂的制備方法，其特征在于在步驟4)中，所述干燥后的超低堆密度氫氧化鎂白色粉末，其堆密度小于其堆密度小于0.lg/ml，尤其小于0.04g/ml。
9.如權(quán)利要求1所述一種超低堆密度氧化鎂的制備方法，其特征在于在步驟4)中，所述焙燒，是將氫氧化鎂白色粉末在馬弗爐中焙燒得到超低堆密度氫氧化鎂，焙燒的溫度可為 500 ~900°C，優(yōu)選 600°C。
10.如權(quán)利要求1~9任一所述制備方法所制備的超低堆密度氧化鎂。
【文檔編號】C01F5/02GK103803591SQ201310733876
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】李軍, 張登, 王宏濤, 蘇玉忠, 洪燕珍 申請人:廈門大學(xué)