高分散型六角片状氢氧化镁的制备与表征

发布时间：2020-10-14 02:31

　　 当今世界,科技的发展在于创新,微米乃至纳米级别的复合材料发展迅猛,新颖的材料研究逐渐成为重要的科学方向。纳米氢氧化镁是一种高功能精细无机材料,不仅具有普通氢氧化镁的性质,还因其有表面效应、体积效应、量子尺寸和宏观量子隧道效应,拥有了一些光、热、电、磁、机械和化学等特性,故纳米氢氧化镁广泛应用于抗菌、催化、吸附以及无机阻燃剂等领域,是无机材料研究的重点和热点。本文采用三种不同化学工艺,制备分散性能好,阻燃效果佳的六角片状氢氧化镁。第一种工艺流程是氧化镁水化水热两步制备法,水热介质使用弱碱性物质,先将原料氧化镁水化制备氢氧化镁粗产品;然后添加一定浓度的弱碱介质乙酸钠、柠檬酸钠,对粗产品进行水热处理,水热时的高温高压可以增大氢氧化镁的溶解度,经过长时间的溶解—结晶过程,再次沉淀得到的氢氧化镁颗粒形貌规则,呈六角片状。此外,我们发现表面活性剂类型不同,用量不同对形貌和粒径都有不同程度的影响。不同的表面活性剂作用机理不同,通过对比,发现PVP分子效果最好,因为它有双重作用,既有空间位阻效应又可以和镁离子配位。第二种工艺流程也是采用氧化镁水化水热两步法制备六角片状氢氧化镁,先采用水化法制备出氢氧化镁粗产品;然后添加一定浓度的有机介质进行水热反应。有机溶剂的加入对体系的压力影响十分明显,体系的压力又直接决定着化学反应速度。在本体系中,各种有机溶剂由于调节系统压力进而调节了反应速度,又因为有机溶剂较为粘稠,降低了体系中离子的传质速度。研究发现醇,胺、醇胺类物质有络合Mg~(2+)的能力,在水热反应中可以提高粗产品的溶解度,溶解度越高,重结晶生成的晶体结晶度越好,一定浓度的OH~—可以促进单位基元的生成,所以混合溶液的碱性大小,极性大小在不同程度上都会影响着晶体的结晶度,使得晶体的形貌趋于规整。第三个工艺流程将第一个工艺制备出的成品进行煅烧,探究不同的煅烧时间和煅烧温度对产物氧化镁粒径和形貌的影响,将得到煅烧后的氧化镁再次进行水化,探究不同水化时间和温度是否可以将氧化镁直接转化成六角片状的氢氧化镁。我们得出,煅烧温度升高,晶粒尺寸增大,但增大的速度发生了改变,温度由650℃上升到750℃时,氧化镁的晶粒尺寸从之前的缓慢增加变为突增。氢氧化镁煅烧时间短,分解不够完全,时间过长,又会形成死烧,失去了氧化镁的活性,无法再次进行水化形成六角片状氢氧化镁。最后发现在煅烧温度为550℃,时间为6h下的生成的氧化镁,最有利于一步转化为六角片状的氢氧化镁。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ132.2
【部分图文】：

第一章 绪论2图 1.1 氢氧化镁结构图1.1.3 氢氧化镁的应用氢氧化镁目前主要广泛应用于抗菌剂，酸性废水中和剂，造纸工业的填充剂，氧化镁的前驱体，制药业的中和剂，肥料添加剂，新型阻燃剂。因为氢氧化镁形貌种类众多，有针型、管型、纤维型、片状、棍状甚至是花瓣状[25]，结构决定性质，所以不同的形貌的应用领域也不同，如今科研人员主要致力于将氢氧化镁与其他化合物结合制备复合材料。但是大量的团聚和形貌的不规则会损害优良性能，影响复合材料的机械性能以及拉伸度。为了获得最优的性能，Pilarska 团队开发了一种 Mg(OH)2的喷雾干燥方法，达到了最佳的分散性，生成均一疏水的多孔片状产物[26]。1.1.3.1 抗菌剂纳米氢氧化镁可以作为抗菌剂，主要是影响了细菌的活性，机理是纳米颗粒直接穿透细胞膜进入基质，摧毁蛋白质，导致细胞的凋亡。此外，氢氧化镁纳米颗粒大量吸附在细胞表面，吸收水分。即当纳米颗粒与细菌接触时，细菌内吞了颗粒，由于细胞内存在大量水分，氢氧化镁在内部溶解，释放大量 OH-，高浓度的碱性环境再加上膜状结构的摧毁加剧了细胞的凋亡。Pan 团队的研究显示，在一定时间的紫外灯照射下，可以提高氢氧化镁纳米片的抗菌活性[27]。1.1.3.2 工业废液的中和剂废水的纯化是氢氧化镁新型的应用前景。由于其吸附性和凝结性，可以将废液中废物沉积，形成凝胶被吸附除去。Pilarska 团队使用镁盐和碱直接沉淀

第一章 绪论表面积为 269 m2/g(煅烧后)的氢氧化镁。由于氢氧化合应用在废水纯化或水体保护的领域中。在相关文投入含有染料的废水中，以及混合于高岭土中吸附合吸附磷酸盐[30]。腐剂应用在纸张的保存中。外界因素例如氧气、臭氧、雾因素都会加剧纸张的老化。由于其生产中富含大量纤维等，环境的酸性也会影响纸张的保存。Giorgi 团维素酸度，让纸张保持中性或略碱性[31]。此外氢氧酸根结合达到中和的效果，从而降低纸张自然老化感器

特的化学性质和作用原理。以 Mg(OH)2为例，当材料燃烧时，氢氧化镁在 340℃发生分解，释放水蒸气，在反应过程中吸收大量的热量达到降温的效果，而释出的水蒸气则具有抑烟作用，并且分解生成的氧化镁，质地致密，本身就可作耐高温材料，覆盖于可燃物表面隔绝火源，能够有效地抑制火灾的蔓延。.2 燃烧的机理阻燃剂的作用机理主要是在开始引燃阶段（图 1.3），外界提供了足够多的能引发了基质热分解，产生了含氧气体，接着就是自由基传递过程，在剧烈的氧反应过程中不断传递着高能量的自由基，加快了氧化反应的速度。对于燃烧基而言，表层的热分解造成了碳化残留物例如焦炭的形成，表层焦炭的覆盖限制对于材料内部热量的补给并且导致在表面形成了巨大的温度差，生成的热量和体不断扩散加大了焦炭表面的压力，极易造成表面的崩塌[33,34]。
【参考文献】

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本文编号：2840048