纳米氧化镁制备方法及性质应用综述全解VIP专享VIP免费

基金项目：沈阳市科技基金资助，NO：F16-208-6-00通讯作者：高恩军，男，1962年1月生，理学博士，二级教授，从事化学与材料学领域研究工作，E-mail:enjungao@163.com作者简介：冯云会，女1993年1月生，河北省唐山市，硕士研究生，从事材料学领域研究工作纳米氧化镁制备方法及性质应用冯云会高恩军*（沈阳化工大学配位化学研究室,辽宁省无机分子基化学重点实验室）摘要：纳米氧化镁作为一种重要的无机化工产品，由于其尺寸大小而使它具有优异的性能，因此在各个领域被广泛应用。该文章对纳米氧化镁的制备方法做了详细的介绍，包括气相法、液相法、和固相法以及物理方法等；阐述了纳米氧化镁的吸附性能、分解性能以及杀菌性能。关键词：纳米氧化镁;吸附;分解;杀菌随着纳米材料技术的发展，人们的研究范围不再局限于镁合金、镁盐等，而是聚焦于更小尺寸的纳米氧化镁。于是，纳米氧化镁作为一种新型功能无机材料应运而生。纳米氧化镁产品为白色粉末、无毒、无味，产品粒径小，一般介于1~100nm，具有较大的比表面积。由于纳米氧化镁尺寸较小，才使得它具有量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应、表面效应和宏观两字隧道效应等特殊性质，这导致了它具有不同于本体材料的光、电、磁等化学性能[1]，做成涂料可以起到隐身的作用[2]。另外，研究发现尺寸达到纳米级别的抗菌材料一般具有更强的抗菌活性，而且杀菌效果与纳米粒子的粒径大小，分散程度，比表面积有关，纳米氧化镁能不依赖光照产生抗菌活性[3]。例如在制备高性能的纳米相氧化铝陶瓷的时候可用纳米氧化镁作为烧结助剂，这样可以在低温的条件下烧结成致密的细晶陶瓷，降低生产成本；以纳米氧化镁和纳米氧化钇或稀土金属氧化物为复合稳定剂烧成及热处理制成的力学性能优良，抗高温老化的部分稳定氧化锆陶瓷可广泛用作高温工程部件及高级耐火材料。1.制备纳米氧化镁的物理方法1.1物理方法制备纳米氧化镁常见的物理方法分为三种，即真空蒸发法、溶剂蒸发法、惰性气体蒸发法。其中溶剂蒸发法可细分为喷雾干燥发、喷雾热解法、冷冻干燥[4]。例如，S.Yatsuya等利用流动液面真空蒸发法制得金属氧化物微粒，这种微粒粒径小，约为20nm，无团聚现象，比表面积大，而且产量高，生产设备简单[5]。但是，由于研磨过程中要接触机械设备，所以避免不了会引入一些杂质粒子，而且用物理方法制得的纳米氧化镁粒子的形貌不可控、无规则，一般不能达到工业标准。1.2化学方法制备纳米氧化镁按照原料状态主要有固相法（以草酸和硝酸镁为原料）、液相法、气相法。目前液相法合成纳米氧化镁应用比较广泛，所用实验原料一般为氯化镁和尿素。1.2.1固相法制备纳米氧化镁室温固化法是近年来新兴起的一种制备纳米氧化镁的新方法，反应无需溶剂，而且产率高、反应条件简单容易控制，廖莉玲等[6]以Mg(OAc)2·4H2O和H2C2O4·2H2O制得前驱物，于800C的烘箱中烘干，在6000C的马弗炉中煅烧MgC2O4得到产物纳米氧化镁，粒径只有15nm左右，且粒径分布均匀，无团聚现象。该过程发生的化学反应为：Mg(OAc)2·4H2O+H2C2O4·2H2O→MgC2O4·2H2O(1)MgC2O4·2H2O→MgO2(2)前驱物的热失重分析图如下：图1固相法前驱物热失重图谱Fig.1thethermalweightlosspictureoftheprecursoraboutsolidphasemethod由图1可知，温度在110-300oC时，曲线下降，此处为过量草酸的热分解；在300-500oC时，由热失重计算，为草酸镁的热分解；在500oC时，前驱物基本保持恒重，说明前驱物在500oC时完全分解，所以煅烧温度选择600oC。1.2.2液相法制备纳米氧化镁液相法制备纳米氧化镁又可以分为直接沉淀、法均匀沉淀法、溶胶凝胶法、有机配合物前驱体合成法等，大多都以氯化镁和尿素为原料，制得氢氧化镁沉淀，洗涤干燥，放到马弗炉里煅烧，即可达到粒径和形貌不同的纳米氧化镁颗粒。汪国忠等[7]采用直接沉淀法制备出的纳米氧化镁的直径大约为60nm，该方法选择的原料为MgCl2·6H2O，用NH3·H2O与MgCl2·6H2O合成Mg(OH)2为前驱物；王笃正等以氯化镁和碳酸氨为原料，采用直接沉淀法，通过大量实验对反应温度、加料时间、原料摩尔配比、煅烧温度和煅烧时间等因素进行测试，得到最佳方案，制得的纳米氧化镁粒径为...