专利名称：一种氢氧化镁纳米管的制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料的生产方法，具体地说，涉及一种氢氧化镁纳米管的合成方法。
背景技术：
自1991年新型的准一维材料碳纳米管发现以来，纳米管材料因具有独特的微观结 构，以及由之而产生的奇特的电学、力学、磁学及化学性质，引发了纳米管材料合成 研究的热潮。非碳无机纳米管如过渡金属硫族化合物(MSx, M=W, Mo， Nb, Ti; S=S,Se), BN， V205-x, NiC12等纳米管相继被成功合成，并在润滑、原子探针、催化、储氢、 储锂等诸多方面显示出广阔的应用前景。氢氧化镁作为一种重要的无机化工原料，广泛 应用于橡胶、塑料、油漆、涂料、化工等行业，以及食品医药、烟道脱硫等环保方面。 尤其是作为新兴阻燃剂，活性氢氧化镁是一种比有机阻燃剂和氢氧化铝阻燃剂更为环保
的新世纪无机填充型阻燃剂，事实上，氢氧化镁是目前公认的具有阻燃、抑烟及填充三 重功能的优秀阻燃剂。从阻燃剂市场发展趋势看，氢氧化镁是其中最具有发展前景的 一类无卤阻燃剂，近年来在欧洲、美国、日本等地区得到了迅速的发展。在东欧、中国 和亚洲，由于经济急速发展和防火安全标准的提高，氢氧化镁阻燃剂市场也在迅猛发展。 无机阻燃剂纳米化将增加阻燃添加剂与聚合物基体之间的接触面积，增强添加剂与聚合 物界面的相互作用和亲和性，改变无机物在基体中的相容性和分散均匀性，并且通常可 以降低用量，改善被阻燃材料的力学性能，提高阻燃效果。目前作为阻燃剂的氢氧化镁 纳米材料主要是纳米颗粒和微米晶须，文献中氢氧化镁纳米管的大规模制备和应用的报 道非常少。CN1556034A公开了一种氢氧化镁纳米管的合成方法，该路线从镁盐出发先 生成沉淀，反复洗至pH值为中性，再高温水热矿化处理，操作步骤较繁琐，能耗大。
发明内容
本发明的目势是提供了一种工艺简单、成本低，生产过程废液较少、较为环保的， 适于工业化大量生产的氢氧化镁纳米管的制备方法。
3本发明的目的可通过如下技术措施来实现 一种氢氧化镁纳米管的制法，包括以下步骤
步骤1.在含有浓度为0.1-4.0mol/L的镁离子的溶液中，加入镁离子物质的量0.2—3 倍的阴离子表面活性剂作为模板剂，混合均匀；
步骤2.在步骤1的溶液中加入浓度为1—12mol/L的碱的水溶液，碱的用量为每摩 尔镁离子加碱1一2摩尔，将经搅拌均匀的混合溶液转移入到高压釜中，在80 200'C温 度下反应4 72小时，反应完全后冷却至室温；
步骤3.将步骤2反应得到的氢氧化镁纳米管经离心、洗涤和干燥，得氢氧化镁纳 米管。
上述的制法，步骤1所述的含有镁离子的溶液优选的是硝酸镁或氯化镁的水溶液。 上述的制法，步骤1所述的阴离子表面活性剂优选的是十二烷基硫酸钠、十二烷基 磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或樟脑磺酸钠，或者它们任意比例的混合物。
上述的制法，步骤2所述的碱水溶液优选的是氨水溶液或氢氧化钠水溶液。 上述的制法，步骤3离心出的溶液回收后，可以直接加入镁盐重复使用2 3次。
本发明的有益效果在于
1、 利用廉价易得的表面活性剂为模板剂，在较低温度下就可以制备氢氧化镁纳米管。
2、 本发明中的离心分离出氢氧化镁纳米管后的溶液可以多次使用，既节省了表面活性 剂的用量，又减少了废液的排放。
3、 本发明方法工艺简单、适用于工业化大量生产、且成本低、基本没有环境污染。
图1是本发明实施例1制备的氢氧化镁纳米管X射线粉末衍射图2是本发明实施例1制备的氢氧化镁纳米管TEM透射电镜照片； 图3是本发明实施例2制备的氢氧化镁纳米管TEM透射电镜照片。 图4是本发明实施例5制备的氢氧化镁纳米管TEM透射电镜照片。 图5是本发明实施例6制备的氢氧化镁纳米管TEM透射电镜照片。 图6是本发明实施例8制备的氢氧化镁纳米管TEM透射电镜照片。
具体实施例方式以下结合实施例进一步说明本发明。 实施例h
将O.Olmol硝酸镁溶于20ml水中，然后加入20ml 1M的十二烷基苯磺酸钠(SDBS) 水溶液，室温下搅拌30分钟，然后缓慢滴加1.5ml 10M的氨水溶液，继续搅拌10分钟， 将上述配好的混合溶液转移到不锈钢高压釜中，在120'C条件下处理48h，反应完全后 冷却至室温，最后经离心分离得到回收液(可再次使用)和沉淀物，沉淀物经去离子水 洗涤和干燥，得到氢氧化镁纳米管。产物经X射线粉末衍射鉴定为氢氧化镁(见图l)， TEM电镜检测产品形貌(见图2)。
实施例2:
将0.08mol氯化镁溶于20ml水中，然后加入16ml 1M的十二垸基硫酸钠(SDS) 水溶液，室温下搅拌30分钟，然后缓慢滴加7mll2M的氢氧化钠水溶液，继续搅拌10 分钟，将上述配好的混合溶液转移到不锈钢高压釜中，在IIO'C条件下处理48h，反应 完全后冷却至室温，最后经离心、洗涤和干燥，得到氢氧化镁纳米管。产物经X射线粉 末衍射鉴定为氢氧化镁，TEM电镜检测产品形貌(见图3)。
实施例3:
将0.002mol氯化镁溶于20ml水中，然后加入20ml 0.3M的十二烷基硫酸钠(SDS) 水溶液，室温下搅拌30分钟，然后缓慢滴加4ml 1M的氨水溶液，继续搅拌10分钟， 将上述配好的混合溶液转移到不锈钢高压釜中，在80'C条件下处理48h，反应完全后冷 却至室温，最后经离心、洗涤和干燥，得到氢氧化镁纳米管。产物经X射线粉末衍射鉴 定为氢氧化镁，TEM电镜检测产品形貌，其透射电镜照片与例2相似。
实施例4:
将O.Olmol硝酸镁溶于20ml水中，然后加入20ml 0.5M的十二烷基磺酸钠的水溶 液，8(TC下搅拌30分钟，然后缓慢滴加1.5mllOM的氨水溶液，继续搅拌10分钟，将 上述配好的混合溶液转移到不锈钢高压釜中，在80。C条件下处理4h，反应完全后冷却 至室温，最后经离心分离得到回收液(可再次使用)和沉淀物，沉淀物经去离子水洗涤 和干燥，得到氢氧化镁纳米管。产物经X射线粉末衍射鉴定为氢氧化镁，TEM电镜检测产品形貌，其透射电镜照片与例2相似。 实施例5:
将0.01mol硝酸镁溶于20ml水中，然后加入20ml 1M的樟脑磺酸钠水溶液，室温 下搅拌30分钟，然后缓慢滴加1.5mllOM的氨水溶液，继续搅拌10分钟，将上述配好 的混合溶液转移到不锈钢高压釜中，在200°C条件下处理72h,反应完全后冷却至室温， 最后经离心分离得到回收液(可再次使用)和沉淀物，沉淀物经去离子水洗涤和干燥， 得到氢氧化镁纳米管。产物经X射线粉末衍射鉴定为氢氧化镁，TEM电镜检测产品形 貌(见图4)。
实施例6:
将O.Olmol硝酸镁溶于20ml水中，然后加入20ml含10 mmol十二烷基苯磺酸钠 (SDBS)和10 mmol十二烷基硫酸钠(SDS)的水溶液，80。C下搅拌30分钟，然后缓 慢滴加1.5ml IOM的氨水溶液，继续搅拌10分钟，将上述配好的混合溶液转移到不锈 钢高压釜中，在80。C条件下处理4h，反应完全后冷却至室温，最后经离心分离得到回 收液(可再次使用)和沉淀物，沉淀物经去离子水洗涤和干燥，得到氢氧化镁纳米管。 产物经X射线粉末衍射鉴定为氢氧化镁，TEM电镜检测产品形貌(见图5)。
实施例7:
将0.01mol硝酸镁溶于20ml水中，然后加入20ml含lOmmol樟脑磺酸钠和lOmmol 十二烷基磺酸钠的水溶液，80'C下搅拌30分钟，然后缓慢滴加1.5mllOM的氨水溶液， 继续搅拌10分钟，将上述配好的混合溶液转移到不锈钢高压釜中，在80。C条件下处理 4h，反应完全后冷却至室温，最后经离心分离得到回收液(可再次使用)和沉淀物，沉 淀物经去离子水洗涤和千燥，得到氢氧化镁纳米管。产物经X射线粉末衍射鉴定为氢氧 化镁，TEM电镜检测产品形貌，其透射电镜照片与例6相似。
实施例8:
将O.Olmol硝酸镁溶于20ml实施例1的回收液中，室温下搅拌30分钟，然后缓慢 滴加1.5ml IOM的氨水溶液，继续搅拌10分钟，将上述配好的混合溶液转移到不锈钢高压釜中，在120。C条件下处理48h，反应完全后冷却至室温，最后经离心、洗涤和干 燥，得到氢氧化镁纳米管。产物经X射线粉末衍射鉴定为氢氧化镁，TEM电镜检测产 品形貌(见图6)。
实施例9:
将O.Olmol硝酸镁溶于20ml实施例5的回收液中，室温下搅拌30分钟，然后缓慢 滴加1.5ml IOM的氨水溶液，继续搅拌10分钟，将上述配好的混合溶液转移到不锈钢 高压釜中，在120。C条件下处理48h，反应完全后冷却至室温，最后经离心、洗涤和千 燥，得到氢氧化镁纳米管。产物经X射线粉末衍射鉴定为氢氧化镁，TEM电镜检测产 品形貌，其透射电镜照片与例8相似。
权利要求
1.一种氢氧化镁纳米管的制法，其特征是它包括以下步骤步骤1.在含有浓度为0.1-4.0mol/L的镁离子的溶液中，加入镁离子物质的量0.2-3倍的阴离子表面活性剂作为模板剂，混合均匀；步骤2.在步骤1的溶液中加入浓度为1-12mol/L的碱的水溶液，碱的用量为每摩尔镁离子加碱1-2摩尔，将经搅拌均匀的混合溶液转移入到高压釜中，在80～200℃温度下反应4～72小时，反应完全后冷却至室温；步骤3.将步骤2反应得到的氢氧化镁纳米管经离心、洗涤和干燥，得氢氧化镁纳米管。
2. 根据权利要求1所述的氢氧化镁纳米管的制法，其特征是步骤1所述的含有镁 离子的溶液是硝酸镁或氯化镁的水溶液。
3. 根据权利要求1所述的氢氧化镁纳米管的制法，其特征是步骤1所述的阴离子 表面活性剂是十二烷基硫酸钠、十二垸基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或樟脑磺酸钠或者 它们的混合物。
4. 根据权利要求1所述的氢氧化镁纳米管的制法，其特征是步骤2所述的碱水溶液优选的是氨水溶液或氢氧化钠水溶液。
5. 根据权利要求1所述的制法，其特征是步骤3离心出的溶液回收后，可以直接加入镁盐重复使用2 3次。
全文摘要
一种氢氧化镁纳米管的制法，它是在含有浓度为0.1-4.0mol/L的镁离子的溶液中，加入镁离子物质的量0.2-3倍的阴离子表面活性剂作为模板剂，混合均匀，然后，在溶液中加入浓度为1-12mol/L的碱的水溶液，碱的用量为每摩尔镁离子加碱1-2摩尔，将经搅拌均匀的混合溶液转移入到高压釜中，在80～200℃温度下反应4～72小时，反应完全后冷却至室温，最后，将反应得到的氢氧化镁纳米管经离心、洗涤和干燥，得氢氧化镁纳米管。本发明方法工艺简单、适用于工业化大量生产且成本低。
文档编号C01F5/20GK101555027SQ20091003133
公开日2009年10月14日 申请日期2009年5月8日 优先权日2009年5月8日
发明者丁维平, 到 周, 静 徐, 琥 杨, 郭学锋 申请人:南京大学;南京顶峰塑料有限公司