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纳米氧化镁粉体制备技术简介
2016年12月29日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:5465
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氧化镁MgO)是一种离子化合物,也被称为苦土、灯粉等,无臭无味无毒,是一种典型的碱土金属氧化物,其在常温下是一种白色粉末,熔点为2852℃,氧化镁在自然界中主要以方镁石形式存在,是工业中冶镁的主要原料。

 

图一 氧化镁粉体(a)和氧化镁的晶格结构(b)

 

随着纳米材料技术的发展,一种新型的无机材料——纳米氧化镁也迅速发展起来。纳米氧化镁的粒径为1-100nm,主要应用于催化剂、陶瓷原粉、化妆品等领域,有着巨大的应用前景。接下来为大家简单介绍一下纳米氧化镁粉体的一些制备方法。

 

总的来说,按照制备粉体的状态,可以将各种方法分为固相法、液相法和气相法,液相法是目前发展最好效果最佳的制备方法。

 

1.固相法

固相法主要包括机械粉碎和固相化学反应等。

 

机械粉碎就是指利用介质与大颗粒原料之间的冲击、碰撞、摩擦等外力使大颗粒原料破碎成超细粉体的一种方法,主要包括机械球磨法等。此种方法在实际工业生产中主要用来制备脆性较高的纳米材料,但是利用机械粉碎的方法很难将原料破碎到100nm以下,而且颗粒的形状不规则,粒径分布也较宽,很难真正达到工业化要求。

 

固相化学反应就是指将反应物按照预定的比例进行混合,然后进行研磨煅烧及粉碎等步骤而得到超细粉体的一种方法,它是一种传统的粉体制备方法,比较常用的方法包括室温固相反应法和低温固相反应法。例如,利用草酸和醋酸镁为原料制备纳米氧化镁粉体,反应过程如下所示:


 

 

2.气相法

气相法发展较晚,主要是指利用金属有机化合物等再加热的条件下使其挥发成气态,然后经过气相反应物之间发生反应使生成物沉淀下来的方法。气相法的优点有很多,比如反应条件容易控制、易制备得到粒度均匀纯度较高的纳米粒子等,但是其成本较高、投资大,实际工业应用起来比较困难。气相法主要包括气相反应沉积法(CVD)、等离子体法等。

 

例如利用等离子体法制备氧化镁:在氩气和氢气气氛中,以硝酸镁为原料,利用直流电弧等离子体化学气相沉积法制备纳米氧化镁粉体。

 

3.液相法

液相法是目前主要应用的一种制备纳米氧化镁的方法,是指利用化学反应在溶液至制备出沉淀先驱体,然后利用某种方法分解先驱体得到纳米粉体的方法。通过控制制备工艺条件,利用液相法能够获得粒度较小、分布均匀和形状规则的粉体粒子。液相法主要包括沉淀法、水解法、溶胶凝胶法、水热合成法等。本人曾利用均相沉淀法和水热合成法制备纳米氧化镁粉体,下面,我来简单介绍一下利用均相沉淀法制备纳米氧化镁粉体的过程。

 

利用均相沉淀发制备纳米氧化镁的过程如下所示:

 

由于需要实现均相沉淀,所以在制备过程,我选择的沉淀剂为尿素溶液。反应过程中发生的化学反应如下所述:

 

 

在均相沉淀法制备纳米氧化镁的过程中由于沉淀剂是通过化学反应在溶液中缓慢、均匀地释放,所以在沉淀过程中,整个溶液中的过饱和度较为均匀,所得沉淀物颗粒均匀粒度小,团聚少,沉淀过程容易控制,可调控性强,比较容易制备出所需粒度的沉淀颗粒。

 

以上就是制备纳米氧化镁粉体的一些基本制备方法,由于在实际工业生产制备过程中,我们会需要各种特殊形貌的纳米氧化镁粉体,因此,特殊形貌纳米氧化镁粉体的制备国内外也有很多相关的研究,纳米氧化镁的形貌、颗粒大小、结晶度等对纳米氧化镁的性能有非常重要的影响,纳米氧化镁粉体的研究是一个非常有前景且有趣的事情。

 

作者:刘洋


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