一種形貌可控氧化鎂納米晶的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料制備領(lǐng)域，具體設(shè)及一種形貌可控氧化儀納米晶的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著在電子、電器、冶金、光學(xué)儀表、國(guó)防等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，對(duì)于高純氧化儀 的需求量逐年增加，綜合價(jià)格不斷上升，高純納米氧化儀粉體產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了極大的機(jī)遇、發(fā)展 和挑戰(zhàn)。目前國(guó)際上高純氧化儀產(chǎn)品的供應(yīng)商多集中在美國(guó)、日本、俄羅斯等少數(shù)國(guó)家，且 運(yùn)些國(guó)家主要W面水作為儀源來(lái)制備高品質(zhì)氧化儀粉體。我國(guó)雖然擁有非常豐富的儀資 源，但是我國(guó)高端氧化儀的自給量只有需求量的十分之一，且多由般燒優(yōu)質(zhì)菱儀礦法制備。 該法能耗高、=廢多、環(huán)境污染較嚴(yán)重，且優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源面臨枯竭的危險(xiǎn)。目前由面水富產(chǎn) 物水氯儀石制備氧化儀的方法主要有石灰乳法、碳錠法、氨法、純堿法、碳錠氨水熱結(jié)法、水 氯儀石直接熱結(jié)法等等，但是只有碳錠法可實(shí)現(xiàn)高純氧化儀納米晶的制備，但是，該法W碳 酸氨錠為沉淀劑，蒸發(fā)水量大，步驟長(zhǎng)，熱能耗量達(dá)，生產(chǎn)成本高，且反應(yīng)體戲中游離錠濃度 高，易導(dǎo)致工人操作環(huán)境差、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。
[0003] 目前常用的純堿碳化-般燒法制備的氧化儀反應(yīng)機(jī)理如下所示：
[0004]
[0005] 上述反應(yīng)中，在反應(yīng)體系中只要具備足夠濃度的CO/，就可W形成堿式碳酸儀，從 而通過(guò)高溫般燒就可W制備出氧化儀粉體。該方法通過(guò)生成堿式碳酸儀的中間體解決了過(guò) 濾難的問(wèn)題，但是常用的采用純堿碳化沉儀制備氧化儀的品質(zhì)很容易受Na的影響，且產(chǎn)品 存在形貌大小不易控制的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中氧化儀的形貌不容易控制的問(wèn)題，本發(fā)明中在純堿碳化-般 燒法的基礎(chǔ)上，探索新的制備方案，進(jìn)而解決納米晶過(guò)濾困難、納米粒子尺寸大等問(wèn)題。
[0007] 針對(duì)現(xiàn)有納米氧化儀制備技術(shù)中材料易團(tuán)聚、過(guò)濾難、產(chǎn)品純度易受反應(yīng)物影響 等問(wèn)題，本發(fā)明采用鼓泡法在儀鹽水溶液中通入C〇2氣體，利用CO2作為碳源生成堿式碳酸 儀的中間體，解決了氧化儀納米粉體制備過(guò)程中所面臨的困難。
[000引本發(fā)明提供的方法包括：
[0009] (1)將水溶性儀鹽或其水合物溶解于堿性緩沖溶液中，形成0. 3mol/L儀鹽的水溶 液；
[0010] (2)將二氧化碳?xì)怏wW鼓泡的形式通入儀鹽的水溶液中； 1] 做加熱上述溶液，并反應(yīng)1~4小時(shí)；
[0012] (4)步驟（3)所得樣品進(jìn)行過(guò)濾，并用去離子水洗涂至中性，最后用無(wú)水乙醇洗涂 I~2次；
[0013] (5)將步驟（4)所得白色沉淀物在50-80度烘干；
[0014] (6)般燒烘干后的產(chǎn)品，控制般燒溫度在300~900度，般燒時(shí)間為3-5小時(shí)。
[0015] 優(yōu)選的，所述水溶性儀鹽為氯化儀、硝酸儀或硫酸儀，或相應(yīng)鹽的水合物。
[0016] 優(yōu)選的，所述儀鹽的濃度為0. 1-0. 5mol/L。更優(yōu)選的，所述儀鹽的濃度為 0. 2-0. 4mol/l，其可W進(jìn)一步優(yōu)選為 0. 3mol/L。
[0017] 優(yōu)選的，所述緩沖溶液酸堿度為8-12。
[0018] 更優(yōu)選的，所述抑范圍為9. 5-10. 5,優(yōu)選10,該抑范圍可W制備獲得50nm球狀 氧化儀納米粒子。
[0019] 更優(yōu)選的，所述抑范圍為10. 5-11. 5,優(yōu)選11，該抑范圍可W制備獲得S維短樹(shù) 叉狀氧化儀納米粒子。
[0020] 當(dāng)在400度賠燒后得到片狀氧化儀納米粉體。 W21] 優(yōu)選的，步驟0)反應(yīng)溫度為20~80度，更優(yōu)選60-80攝氏度。在室溫-80度之 間反應(yīng)，可W制備獲得氧化儀納米粉體，在60攝氏度時(shí)反應(yīng)產(chǎn)率最高。
[0022] 優(yōu)選的，所述般燒溫度為600-900攝氏度，更優(yōu)選750-800攝氏度。在400度賠燒 后即可W得到片狀氧化儀納米粉體。
[002引步驟（1)中，不同酸堿度的緩沖溶液可W直接用氨氧化鋼、氨氧化鐘、氨水等堿性 溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系酸堿度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)體系酸堿度的控制，高純二氧化碳?xì)怏w可W用工業(yè) 級(jí)二氧化碳代替。所述的緩沖溶液為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的術(shù)語(yǔ)，任何抑范圍在8-12的 抑緩沖溶液均可W應(yīng)用于本發(fā)明氧化儀納米晶的制備。
[0024] 優(yōu)選的，所述二氧化碳的鼓入速度為1泡/s。本領(lǐng)域技術(shù)人員也可W根據(jù)需要，例 如根據(jù)容器的體積靈活調(diào)整二氧化碳的通入速率。
[00巧]本發(fā)明W二氧化碳為碳化劑，采用鼓泡法在反應(yīng)體系中二氧化碳?xì)怏w，制備出了 純度在99. 0%W上的納米氧化儀粉體，并通過(guò)控制反應(yīng)溫度（室溫-80度）、反應(yīng)時(shí)間（1-4 小時(shí)）制備了具備=維短樹(shù)叉狀、圓球形、片狀的立方晶型氧化儀納米晶體。該納米晶體粒 徑大小SrOnm左右、粒徑均一'性較高。
[00%] 本發(fā)明利用了碳化法制備氧化儀時(shí)易過(guò)濾、純度較高等優(yōu)點(diǎn)，規(guī)避了采用純堿、小 蘇打、碳酸氨錠等為碳化劑時(shí)目標(biāo)產(chǎn)物易受化+影響，環(huán)境污染大、對(duì)制備設(shè)備要求高等問(wèn) 題，成功制備出了形貌可控、粒徑大小均一，結(jié)晶度高的超細(xì)氧化儀納米粉體。本發(fā)明中W 氯化儀溶液為原料，W二氧化碳?xì)怏w作為碳化劑，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)體系酸堿度、反應(yīng)溫度、反 應(yīng)時(shí)間、般燒溫度等因素，提高了氧化儀納米晶的純度和產(chǎn)率，并且實(shí)現(xiàn)了氧化儀納米晶的 形貌可控。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1.在緩沖溶液酸堿度為10. 0的反應(yīng)體系中60度反應(yīng)2小時(shí)后得到的中間產(chǎn) 物的X畑圖。
[0028] 圖2.在緩沖溶液酸堿度為10.0的反應(yīng)體系中60度反應(yīng)2小時(shí)后得到的樣品在 800度賠燒后的X畑圖。
[0029] 圖3a和圖3b分別為在緩沖溶液酸堿度為10. 0的反應(yīng)體系中60度反應(yīng)2小時(shí)后 得到的樣品800度賠燒前后的FE-SEM圖。
[0030] 圖4.在緩沖溶液酸堿度為11. 0的反應(yīng)體系中60度反應(yīng)2小時(shí)后得到的中間產(chǎn) 物的XRD圖。
[0031] 圖5.在緩沖溶液酸堿度為11.0的反應(yīng)體系中60度反應(yīng)2小時(shí)后得到的樣品在 800度賠燒后的X畑圖。 陽(yáng)032] 圖6a和圖化分別為在緩沖溶液酸堿度為11. 0的反應(yīng)體系中60度反應(yīng)2小時(shí)后 得到的樣品800度賠燒前后的FE-SEM圖。
[0033]圖7.在緩沖溶液酸堿度為10. 0的反應(yīng)體系中25度反應(yīng)15小時(shí)后得到的中間產(chǎn) 物的XRD圖。 陽(yáng)034] 圖8.在緩沖溶液酸堿度為10. 0的反應(yīng)體系中25度反應(yīng)15小時(shí)后得到的樣品在 800度賠燒后的X畑圖。
[0035] 圖9.在緩沖溶液酸堿度為10. 0的反應(yīng)體系中60度反應(yīng)1小時(shí)后得到的中間產(chǎn) 物的XRD圖。
[0036] 圖10.在緩沖溶液酸堿度為10. 0的反應(yīng)體系中60度反