熔盐法制备氧化镁的反应机理及其动力学研究

发布时间：2019-11-26 05:10

【摘要】：熔盐合成法是近代发展起来的一种材料合成方法,采用一种或几种熔点较低的盐类作为反应的介质,利用在熔融盐中,合成的反应物具有一定的溶解度这一特征,使反应物在熔融盐的液相中实现原子尺度的充分混合,使合成反应在较短的时间内和在较低的温度下完成。熔盐法具有工艺简单、合成温度低、保温时间短、合成的粉体化学成分均匀、晶体形貌好、物相纯度高等优点。 本实验以氯化锂(LiCl)、硝酸钾(KNO3)和硝酸钠(NaN03)等盐类为反应介质,无水氯化镁(MgC12)、六水氯化镁(MgC12·6H2O)和碳酸钙(CaC03)为反应原料,采用熔盐合成法制备了氧化镁粉体。借助扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、热重-差示扫描综合热分析仪(TG-DSC)等手段对反应过程及产物进行了分析和表征。研究结果表明：反应温度为430℃时反应生成物中有MgO相生成,随着热处理温度的升高,MgO的生成量增多,结晶程度有所完善,650℃热处理后产物主要由MgO晶体组成；熔盐介质反应过程中,Mg2+离子与Ca2+离子发生置换反应,生成白云石和碳酸镁等中间产物,白云石最终转变为碳酸镁,碳酸镁分解得到氧化镁。通过EDTA络合滴定法测定产物中的钙镁离子的量,依据固液相反应动力学原理计算得到化学反应速度控制过程Kc=3.30×102exp(-1.49×104/8.314T)和扩散速度控制过程Kd=8.93×102exp(-7.06×104/8.314T)。反应前期,置换反应受化学反应速度控制,反应中后期,当形成一定厚度的产物层后,反应过程受扩散速度控制,过渡阶段由化学反应速度和扩散速度混合因素控制。利用差热分析法研究了碳酸镁的分解反应动力学,得出碳酸镁分解的平均反应活化能Ea=221.23KJ/mol,局于天然菱镁矿分解的活化能,生成氧化镁的转化率较其他制备方法要高。
【图文】：

可以得到熔点很低的混合物，甚至可以获得室温的液态离子化溶剂，如ZAIC13+乙基毗咤嗅化物组分，液相开始凝固的温度约一40℃;四氯铝酸N一正丁基毗陡的熔点仅27℃(纯NaAlcl;的熔点154℃)。一些不发生明显分解的水合盐具有低熔点，因而可以作为更低温度下的离子化的液态介质，有机熔盐的使用温度受制于其热稳定性，而水合盐的使用温度受制于其脱水作用。1.1.2熔盐合成法的应用(l)合成电子陶瓷粉体材料上海中科院硅酸盐研究所宋煌听等t‘1以三氧化二秘，，碳酸铭和五氧化担为原料按化学计量比混合，以分析纯氯化钾和氯化钠作为熔剂，在，000℃的高温熔盐下合成秘系层状结构的担酸银秘粉体。图1.1和图，.2分别是担酸锯秘粉体用固相法和熔盐法合成的显微形貌。由图可看出用熔盐法合成的担酸银秘粉体基本上无团聚现象，而且生长均匀，晶体形貌好，而固相法合成的钮酸锯秘粉体有明显的团聚现象。

可以得到熔点很低的混合物，甚至可以获得室温的液态离子化溶剂，如ZAIC13+乙基毗咤嗅化物组分，液相开始凝固的温度约一40℃;四氯铝酸N一正丁基毗陡的熔点仅27℃(纯NaAlcl;的熔点154℃)。一些不发生明显分解的水合盐具有低熔点，因而可以作为更低温度下的离子化的液态介质，有机熔盐的使用温度受制于其热稳定性，而水合盐的使用温度受制于其脱水作用。1.1.2熔盐合成法的应用(l)合成电子陶瓷粉体材料上海中科院硅酸盐研究所宋煌听等t‘1以三氧化二秘，碳酸铭和五氧化担为原料按化学计量比混合，以分析纯氯化钾和氯化钠作为熔剂，在，000℃的高温熔盐下合成秘系层状结构的担酸银秘粉体。图1.1和图，.2分别是担酸锯秘粉体用固相法和熔盐法合成的显微形貌。由图可看出用熔盐法合成的担酸银秘粉体基本上无团聚现象，而且生长均匀，晶体形貌好，而固相法合成的钮酸锯秘粉体有明显的团聚现象。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：O614.22

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 郑红霞;廖新生;汪琦;李静;;菱镁矿粉及其料球分解的TG动力学[J];辽宁科技大学学报;2008年01期

2 张芳;电熔镁砂市场分析及发展优势[J];包钢科技;2003年01期

3 蒋引珊,王玉洁,徐长耀,薛俊;热分析法研究矿物分解过程动力学[J];长春科技大学学报;2000年01期

4 邵磊,陈建峰,毋伟,卢寿慈;水镁石脱除酸性废水中重金属的研究[J];非金属矿;2002年04期

5 曹健，谢嘉宁，张业凤;熔盐法合成BaFe_（11）Co_（0．5）Ti_（0．5）O_（19）磁性粉体[J];功能材料;1996年05期

6 崔鑫;邓敏;;氧化镁制备方法、活性与水化测定方法综述[J];硅酸盐通报;2008年01期

7 朱伯铨;李雪冬;郝瑞;汪厚植;;在硫酸钠熔盐中合成莫来石的热力学研究[J];硅酸盐学报;2006年01期

8 路平,王敏娟;镁盐对印染废水脱色处理研究[J];工业水处理;2002年06期

9 鲁仁予;董俊;;菱镁矿在氮气气氛中的热分解动力学[J];贵州大学学报(自然科学版);2009年02期

10 郑荣光,方裕勋,罗明标,张燮;白云石循环法生产氧化镁新工艺的研究[J];华东地质学院学报;1999年02期

本文编号：2566026