专利名称：一种中空纳米氧化镁微球及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化镁纳米微球，具体地，本发明涉及一种中空纳米氧化镁微球及其制备方法。
背景技术：
具有中空纳米结构微球在化学组成、尺寸、内腔结构等方面的可控性，使其在可控药物释放、催化剂、微反应器、及能源材料等有潜在应用价值。各种人工合成方法，如硬模板法、胶束模板、乳液滴模板法、气泡模板法、界面反应-扩散法等，已较成功地用于制备中空纳米结构功能颗粒或微球。迄今为止，使用上述方法所制备得到的中空结构微球或颗粒主要是单层球壁。合成多壁，尤其是二重球壁以上中空纳米结构颗粒，仍然面临技术的挑占戈° 最近，文献(D. Wang et al, General Synthesis and Gas-Sensing Properties ofMultiple-Shell Metal Oxide Hollow Microspheres, Angewandte Chemie InternationalEdition, 2011,50(12) :2738-2741)提供了一种以高浓度盐溶液浸溃碳球的方法，制备各种 无机多球壁纳米结构微球。但是，该法靠盐溶液扩散浸溃，由于体系粘度高，溶质在碳球结构孔道扩散作用缓慢，孔道里捕获前驱体量少，因而过程耗时长、目标产物低，限制了该法实际应用。氧化镁材料是一种重要的功能材料，广泛应用于碱性催化剂、环境修复材料、耐火材料，功能填料及电子器件等。相比本体氧化镁，纳米化的氧化镁由于高活性表面及纳米效应，而表现出本体材料不具有的新应用性能。比如文献(Utamapanya S. et al, Nanoscalemetal oxide particles/clusters as chemical reagents, synthesis and propertiesof ultrahigh surface area magnesium hydroxide and magnesium oxide, ChemistryMaterials, 1991, 3 (I) : 175-181 ；H. Itoh, S. Utamapanya, J. V. Stark, K. J. Klabunde andJ. R. Schlup, Nanoscale metal oxide particles as chemical reagents.Intrinsiceffects of particle size onhydroxyl content and on reactivity and acid/baseproperties of ultrafine magnesium oxide, Chem. Mater.，1993，5:71—77)指出，超细纳米氧化镁颗粒对污染气体、化学毒剂具有破坏性吸附特性；文献(Toimenov P. K.，KlingerR. L. , Marchin G. L. , Klabunde K. J, Metal oxide nanoparticles as bactericidal agents, Langmuir, 2002, 18:6679-6686)指出，超细纳米氧化镁可磨蚀破坏细胞壁,具有优异灭菌能力。然而，纳米氧化镁颗粒具有极大的比表面积和高表面能，导致颗粒易于团聚，形成二次粒子，在最终使用中丧失超细颗粒的优异特性。另外，在实际应用中，超细纳米颗粒应用也存在后处理工艺复杂、与介质难以分离等缺陷(Zhou J. et al, Facile fabricationof mesoporous MgO microspheres and their enhanced adsorption performance forphosphate from aqueous solutions, Colloids and Surfaces A:Physicochemical andEngineering Aspects, 2011，379 (1-3) : 102-108)。基于上述原因，设计与开发具有复杂多尺度氧化镁纳米结构颗粒，广泛被认为是克服纳米颗粒应用方面不足的主要途径。迄今为止，已成功开发出许多具有纳米结构的氧化镁材料(中空结构、中空管、组装体等)。比如文献(Yan Z.et al, Fabrication and formation mechanism of hollow MgO particles bypulsed excimer laser ablation of Mg in liquid, Nanotechnology,2011, 22:265610)中，使用Mg粉在空气中，高温热蒸发得到单壁MgO微球。文献(张超等，纳米结构氧化镁空心球壳的制备及吸附镍离子性能研究，功能材料，2011,42 :328-331)中报道用Pickering乳液合成单壁MgO微球。然而，合成多壁纳米结构氧化镁，尤其嵌套多壁中空结构氧化镁，鲜有报道。研究也表明，相比单层球壁结构，多层纳米球壁存在，可以增强中空纳米结构材料的应用性能。文献(Zhang H. et al, One-Pot Synthesis and HierarchicalAssembly of Hollow Cu2O Microspheres with Nanocrystals-Composed PorousMultishell and Their Gas-Sensing Properties, Advanced FunctionalMaterials, 2007, 17(15) :2766-2771)中指出，多壁中空结构Cu2O颗粒微球构成气敏材料，因多壁结构增加目标乙醇气体与Cu2O半导体氧化物接触时间、延长了扩散路径，增强了对 乙醇气体气敏感度。文献(Wang X. et al, Synthesis and Lithium Storage Propertiesof Co3O4Nanosheet-Assembled Multishelled Hollow Spheres, Advanced FunctionalMaterials, 2010，20 (10) : 1680-1686)中指出，相比单层中空颗粒，双层、三层球壁Co3O4中空颗粒构成的电极材料，由于减少电解质分子扩散长度、增大了接触面积及足够的空间去释放电极体积的变化，因而具有增强的可逆电荷容量、循环稳定性，且嵌套球壁层数越多，这种增强效应越好。由于以上原因，开发反应过程简单、易于制备多壁纳米中空结构纳米MgO颗粒或微球及其合成方法，无疑可以拓展纳米氧化镁的应用范围，具有科学与应用价值。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种中空纳米氧化镁微球，其为一种多壁中空纳米氧化镁微球。所述中空纳米氧化镁微球具有如下结构特征所述中空纳米氧化镁微球由至少I层球形或类球形壁嵌套而成，每层球形或类球形壁由纳米氧化镁颗粒相互聚并连接而成。所述球形或类球形壁的层数为Γ4层，例如可以为I层，2层，3层，4层等，嵌套中空球直径随层数的增加依次减少。所述微球最外层粒径为I. O 2. O μ m,例如I. I μ m、I. 2 μ m、I. 3 μ m、I. 4 μ m、L 5 μ m、I. 6 μ m、I. 7 μ m、I. 8 μ m、I. 9 μ m,优选 I. I I. 8 μ m,进一步优选 I. 2 I. 7 μ m。优选地，所述微球的单层壁厚为15 60nm,例如17nm、19nm、23nm、27nm、31nm、35nm、40nm、45nm、50nm、54nm、58nm、59nm,优选 18 55nm,进一步优选 20 50nmo本发明的目的之二在于提供一种如上所述的中空纳米氧化镁微球的制备方法，所述方法利用醋酸镁在醇类溶剂中的溶胶-凝胶反应，水解产物在碳球孔道中扩散，合成了具有多壁中空纳米结构MgO微球。所述中空纳米氧化镁微球的制备方法，包括如下步骤(I)配制碳球溶液；(2)配制醋酸镁溶液；
(3)将醋酸镁溶液和碳球溶液混合，反应；(4)反应结束后，分离得到固体，洗涤，干燥；(5)将干燥后粉末烧结，得到中空纳米氧化镁微球。所述方法采用模板法，采用通过水热法合成的表面含有大量活化基团的单分散碳球作为结构导向模板，利用醋酸镁在醇类溶剂中的溶胶-凝胶反应，以碳球为结构导向模板剂，采用无机物前驱体颗粒自组装方法合成出MgO/碳球前驱体，通过烧结除去碳球模板后得到中空结构的纳米MgO微球。碳球表面含有大量的羟基官能团，使其具有较好的分散性和很高的反应活性，这为其作为模板并在其表面组装MgO前驱体，进而为制备中空结构的纳米MgO微球提供了可倉泛。所述碳球的制备为已有技术，本领域技术人员可参考现有技术或者新技术公开 的内容进行碳球的制备。本发明典型但非限制性的碳球制备可参考文献(Wang Q.，LiH., Chen L，Huang X. Monodispersed hard carbon spherules with uniform nanopores,Carbon, 2001, 39:2211-2214)中所公开的内容。该文献中采用水热合成法制备碳球，具体方案如下将I. 5M的蔗糖水溶液90mL，添加到水热反应釜的IOOmL聚四氟内衬中，盖紧并放到不锈钢套中。之后，将水热反应釜置于160°C的恒温烘箱中，反应持续70min。待冷却至室温，离心分离棕黑色悬浮液，得到固体再水洗广2次，之后用无水乙醇洗涤3飞次。所得黑色固体经100°c,干燥12h后备用。优选地，碳球溶液的溶剂为一元低碳醇，优选f 12个碳原子的一元醇，例如2、3、
4、5、6、7、8、9、10、11、12个碳原子的一兀醇，进一步优选I、个碳原子的一兀醇，再进一步优选1飞个碳原子的一元醇，更优选1飞个碳原子的直链一元醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或戊醇，更进一步优选甲醇、乙醇或丙醇中的任意一种或者至少两种的混合物，最优选无水乙醇。优选地，醋酸镁溶液的溶剂为一元低碳醇，优选f 12个碳原子的一元醇，例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12个碳原子的一兀醇，进一步优选1 8个碳原子的一兀醇，再进一步优选1飞个碳原子的一元醇，更优选1飞个碳原子的直链一元醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或戊醇，更进一步优选甲醇、乙醇或丙醇中的任意一种或者至少两种的混合物，最优选无水乙醇。所述醋酸镁的分子式为Mg(CH3COCT)2 · 4H20。优选地，配制碳球溶液的方法为将碳球分散在无水乙醇中，超声分散，优选超声分散 10 40min,例如 13min、16min、19min、22min、25min、28min、31min、34min、37min、39min,进一步优选15 30min,最优选2(T30min。所述超声的温度本领域技术人员可以根据自己的经验自行选择，例如15°C、20°C、25°C、30°C、35°C，在一定的温度和时间下，对溶液进行超声，可以使碳球粉末更均匀的分散在无水乙醇中。优选地，将醋酸镁无水乙醇溶液和碳球无水乙醇溶液混合后形成的混合溶液中，碳球的浓度为I飞g/L无水乙醇,例如I. 5g/L无水乙醇、2. 0g/L无水乙醇、2. 5g/L无水乙醇、3. 0g/L无水乙、3. 5g/L无水乙醇、4. 0g/L无水乙醇、4. 5g/L无水乙醇、5. 0g/L无水乙醇、
5.5g/L无水乙醇,优选I. 5^5. 5g/L无水乙醇,进一步优选2 5g/L无水乙醇。优选地，将醋酸镁无水乙醇溶液和碳球无水乙醇溶液混合后形成的混合溶液中，醋酸镁或草酸镁的浓度为 0. 0Γ0. lmol/L,例如 0. 02mol/L、0. 03mol/L、0. 04mol/L、0.05mol/L、0. 06mol/L、0. 07mol/L、0. 08mol/L、0. 09mol/L，优选 0. 03 0. 09mol/L，进一步优选O. oro. 08mol/L。通过调节醋酸镁无水乙醇溶液浓度，可实现对中空MgO微球的嵌套球壁层数的调节，可得到单层、二层、三层、四层中空结构纳米MgO微球。将醋酸镁无水乙醇溶液和碳球无水乙醇溶液混合后，反应的时间为3 36h，例如4h、6h、10h、14h、18h、22h、26h、30h、32h、34h、35h，优选 5 32h，进一步优选 8 30h。优选地，反应过程中进行搅拌，加快反应进程。本领域技术人员能获知的任意实现固液分离得到固体的方法均可实现本发明，作为优选技术方案，所述分离选自过滤、离心分离、沉淀、重力沉降、离心沉降中的任意一种，优选过滤或离心分离，进一步优选离心分离。分离得到固体后，采用水和无水乙醇进行洗涤。所述洗涤的次数和水、无水乙醇的量本发明对此不作限制。 优选地，将干燥后粉末进行烧结，除去模板碳球，得到中空结构的纳米MgO微球。所述烧结的设备例如马弗炉。烧结温度为70(Tl000°C，例如730°C、770°C、81(TC、84(rC、8701、9001、9231、9481、9781、9951，优选 750 9501，进一步优选750 9001。烧结温度过低，不足以去除模板碳球，烧结温度过高，会破坏所形成的中空结构。优选地，烧结时间为I 6h，例如 I. 5h、2. Oh,2. 5h、3. Oh,3. 5h、4. Oh,4. 5h、5. Oh、
5.5h，优选I. 5^5. 5h，进一步优选2 5h。所述烧结温度为马弗炉等烧结设备的温度升温到700^1000 °C后所持续的时间。优选地，烧结过程中的升温速度为0. 5 4°C /min,例如I. 0°C /min、1.4°C /min、
1.8 °C /min、2. 2 °C /min、2. 6 °C /min、3. 0 °C /min、3. 4 °C /min、3. 6 °C /min、3. 8 °C /min、3. 9°C /min,优选 1 3°C /min,进一步优选 1 2°C /min。烧结气氛选择空气即可。本发明典型但非限制性的中空结构纳米MgO微球的制备方法如下所述按照一定碳球/无水乙醇配比，将碳球粉末分散到适量的无水乙醇中，并在超声浴中超声至分散均匀。之后，将其与一定浓度的醋酸镁无水乙醇溶液混合并在室温下不断搅拌。反应完成后，离心分离出固体并用无水乙醇洗涤，并干燥。将干燥后的固体高温烧结以除去其中的碳球，得到多壁中空纳米结构的氧化镁微球。具体方法包括如下步骤(I)将碳球粉末分散在无水乙醇中，超声分散2(T30min,配制碳球的无水乙醇溶液所述碳球的制备为已有技术，可以参考文献(Wang Q.，LiH.，Chen L.，HuangX. Monodispersed hard carbon spherules with uniform nanopores，Carbon，2001，39，22
11-2214)中所公开的方法进行碳球的制备；(2)配制醋酸镁无水乙醇溶液；(3)将醋酸镁溶液和碳球溶液混合，反应将醋酸镁无水乙醇溶液和碳球无水乙醇溶液混合后形成的混合溶液中，碳球的浓度为2 5g/L无水乙醇，醋酸镁的浓度为
0.0Γ0. lmol/L，反应的时间为3 36h，在反应过程中不断搅拌，促进反应进行；(4)反应结束后，离心分离得到固体，采用无水乙醇进行洗涤，干燥；(5)将干燥后粉末在气氛为空气气氛的马弗炉中进行烧结，升温速率为f2°C /min，烧结温度为75(T900°C，烧结时间为2 5h，得到中空纳米氧化镁微球。本发明的目的之三在于提供一种如上所述的中空纳米氧化镁微球在可控药物释放、催化剂、微反应器、及能源材料等领域的用途。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明方法利用醋酸镁在醇类溶剂中的溶胶-凝胶反应，水解产物在碳球孔道中扩散，合成了具有多壁中空纳米结构MgO微球。所述方法可通过改变醋酸镁的浓度、反应时间等，可便捷地得到单层、两层、三层，甚至四层等嵌套型纳米中空氧化镁微球，具有操作简单、反应温和、氧化镁产率高、纯度高等特点。
下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。图I :实施例制备得到的中空纳米结构MgO微球的透射电镜照片(A)实施例1，(B)实施例2，(C)实施例3，(D)实施例4，(E)实施例5，(F)实施例6 ；
图2 :本发明所述中空纳米MgO微球的粉末XRD图和MgO标准卡JCPDSNo45_946XRD图。
具体实施例方式为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下实施例I参照文献(WangQ. , Li H. , Chen L. , Huang X. Monodispersed hard carbonspherules with uniform nanopores, Carbon, 2001, 39:2211-221.)中所提供的水热合成法制备碳球的技术，将I. 5M的蔗糖水溶液90mL，添加到水热反应釜的IOOmL聚四氟内衬中，盖紧并放到不锈钢套中。之后，将水热反应釜置于160°C的恒温烘箱中，反应持续70min。待冷却至室温，离心分离棕黑色悬浮液，得到固体再水洗广2次，之后用无水乙醇洗涤3飞次。所得黑色固体经100°C，干燥12h后备用。经电镜分析表明，所得碳球的平均粒径为 1. 2μπι ;颗粒内部分布大量纳米孔道，平均孔径为Γ0. 4nm。称取0. 5g上述合成碳球粉末分散到15mL的无水乙醇中，并在超声浴中超声分散20min，得到均匀碳球分散液；称取0. 429g Mg (CH3C00_) 2 · 4H20溶解至85mL无水乙醇中；之后将新配置醋酸镁乙醇溶液加入到上述碳球分散液中，不断搅拌下反应24h，碳球在总乙醇中含量为5g/L，醋酸镁在总乙醇中的浓度为0. 02M。反应结束后，将所得混合分散液离心分离出固体，并用无水乙醇洗涤，之后并烘干。所得粉末，在马弗炉中，以1°C /min升温速度，升温至750°C，并保温5h，烧结以除去其中的碳球，得到多壁中空纳米结构的氧化镁微球。所得多壁中空MgO微球如图IA所示，主要为二层球壁结构；其最外层直径为 1. 2μπι ;嵌套球直径不均匀，直径ll(T300nm ;壁厚约为30nm。实施例2采用与实施例I相同方法，制备碳球；称取0.3g上述合成碳球粉末分散到20mL的无水乙醇中，并在超声浴中超声分散20min，得到均匀碳球分散液；称取I. 072gMg(CH3COOO2 · 4H20溶解至SOmL无水乙醇中；之后将新配置醋酸镁乙醇溶液加入到上述碳球分散液中，不断搅拌下反应24h，碳球在总乙醇中含量为3g/L ;醋酸镁在总乙醇中的浓度为0.05M。反应结束后，将所得混合分散液离心分离出固体，并用无水乙醇洗涤，之后并烘干。所得粉末，在马弗炉中，以2°C /min升温速度，升温至850°C，并保温3h，烧结以除去其中的碳球，得到多壁中空纳米结构的氧化镁微球。所得多壁中空MgO微球如图IB所示，主要为三重球壁结构；也有部分二重球壁；其最外层直径为 1. 4μπι;嵌套球直径依次减小，直径ll(T450nm ;壁厚约为20nm。实施例3采用与实施例I相同方法，制备碳球；称取O. 2g上述合成碳球粉末分散到20mL的无水乙醇中，并在超声浴中超声分散30min,得到均勻碳球分散液；称取2. 144gMg(CH3COOO2 · 4H20溶解至SOmL无水乙醇中；之后将新配置醋酸镁乙醇溶液加入到上述碳球分散液中，不断搅拌下反应24h，碳球在总乙醇中含量为2g/L ;醋酸镁在总乙醇中的浓度为O. 1M。反应结束后，将所得混合分散液离心分离出固体，并用无水乙醇洗涤，之后并烘干。所得粉末，在马弗炉中，以2°C /min升温速度，升温至900°C，并保温2h，烧结以除去其中的碳球，得到多壁中空纳米结构的氧化镁微球。所得多壁中空MgO微球如图IC所示，主要为二重球壁；最外层直径为"I. 8 μ m ;嵌套球直径不均勻,直径 500nm ;壁厚50nm。 实施例4采用与实施例I相同方法，制备碳球；称取O. 5g上述合成碳球粉末分散到20mL的无水乙醇中，并在超声浴中超声分散30min,得到均勻碳球分散液；称取I. 072gMg(CH3COOO2 · 4H20溶解至SOmL无水乙醇中；之后将新配置醋酸镁乙醇溶液加入到上述碳球分散液中，不断搅拌下反应3h，碳球在总乙醇中含量为5g/L，醋酸镁在总乙醇中的浓度为0.05M。反应结束后，将所得混合分散液离心分离出固体，并用无水乙醇洗涤，之后并烘干。所得粉末，在马弗炉中，以2V /min升温速度，升温至850°C，并保温3h，烧结以除去其中的碳球，得到多壁中空纳米结构的氧化镁微球。所得多壁中空MgO微球如图ID所示，主要为单重球壁；其最外层直径为 I. 3 μ m ;壁厚21nm。实施例5采用与实施例I相同方法，制备碳球；称取O. 5g上述合成碳球粉末分散到20mL的无水乙醇中，并在超声浴中超声分散30min,得到均勻碳球分散液；称取I. 072gMg(CH3COOO2 · 4H20溶解至SOmL无水乙醇中；之后将新配置醋酸镁乙醇溶液加入到上述碳球分散液中，不断搅拌下反应12h，碳球在总乙醇中含量为5g/L，醋酸镁在总乙醇中的浓度为0.05M。反应结束后，将所得混合分散液离心分离出固体，并用无水乙醇洗涤，之后并烘干。所得粉末，在马弗炉中，以2V /min升温速度，升温至850°C，并保温3h，烧结以除去其中的碳球，得到多壁中空纳米结构的氧化镁微球。所得多壁中空MgO微球如图IE所示，主要为二重球壁；其外径为 I. 6 μ m ;嵌套球直径不均匀，直径15(T430nm ;壁厚约30nm。实施例6采用与实施例I相同方法，制备碳球；称取O. 5g上述合成碳球粉末分散到20mL的无水乙醇中，并在超声浴中超声分散30min,得到均勻碳球分散液；称取I. 072gMg(CH3COOO2 · 4H20溶解至SOmL无水乙醇中；之后将新配置醋酸镁乙醇溶液加入到上述碳球分散液中，不断搅拌下反应36h，碳球在总乙醇中含量为5g/L，醋酸镁在总乙醇中的浓度为O. 05M。反应结束后，将所得混合分散液离心分离出固体，并用无水乙醇洗涤，之后并烘干。所得粉末，在马弗炉中，以2°C /min升温速度，升温至850°C，并保温3h，烧结以除去其中的碳球，得到多壁中空纳米结构的氧化镁微球。所得多壁中空MgO微球如图IF所示，主要为三重与四重球壁；其最外层直径为 1. 8 μ m ;嵌套球直径依次减小，直径ll(T800nm ;壁厚约35nm。实施例7采用与实施例I相同方法，制备碳球；称取O. Ig上述合成碳球粉末分散到20mL的无水乙醇中，并在超声浴中超声分散IOmin,得到均勻碳球分散液；称取O. 214gMg(CH3COOO2 · 4H20溶解至SOmL无水乙醇中；之后将新配置醋酸镁乙醇溶液加入到上述碳球分散液中，不断搅拌下反应18h，碳球在总乙醇中含量为lg/L，醋酸镁在总乙醇中的浓度为0.01M。反应结束后，将所得混合分散液离心分离出固体，并用无水乙醇洗涤，之后并烘干。所得粉末，在马弗炉中，以O. 5/min升温速度，升温至700°C，并保温6h，烧结以除去其中的碳球，得到多壁中空纳米结构的氧化镁微球。所得微球主要为三重球壁，其最外层直径为 I. 8 μ m ;嵌套球直径依次减小，直径16(T750nm ;壁厚约30nm。实施例8
采用与实施例I相同方法，制备碳球；称取O. 6g上述合成碳球粉末分散到20mL的无水乙醇中，并在超声浴中超声分散40min,得到均勻碳球分散液；称取I. 072gMg(CH3COOO2 · 4H20溶解至SOmL无水乙醇中；之后将新配置醋酸镁乙醇溶液加入到上述碳球分散液中，不断搅拌下反应36h，碳球在总乙醇中含量为6g/L，醋酸镁在总乙醇中的浓度为O. 05M。反应结束后，将所得混合分散液离心分离出固体，并用无水乙醇洗涤，之后并烘干。所得粉末，在马弗炉中，以4°C/min升温速度，升温至1000°C，并保温lh，烧结以除去其中的碳球，得到多壁中空纳米结构的氧化镁微球。所得中空MgO微球主要为四重球壁，最外层直径为 I. 8 μ m ;嵌套球直径依次减小，直径15(T800nm ;壁厚约35nm。申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
权利要求
1.一种中空纳米氧化镁微球，其特征在于，所述微球由至少I层球形或类球形壁嵌套而成，每层球形或类球形壁由纳米氧化镁颗粒相互聚并连接而成。
2.如权利要求I所述的微球，其特征在于，所述球形或类球形壁的层数为Γ4层。
3.如权利要求I或2所述的微球，其特征在于，所述微球最外层粒径为I.(Γ2. O μ m，优选I. I I. 8 μ m,进一步优选I. 2 I. 7 μ m ； 优选地，所述微球的单层壁厚为15飞Onm,优选18、5nm,进一步优选2(T50nm。
4.一种如权利要求1-3之一所述的中空纳米氧化镁微球的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (1)配制碳球溶液； (2)配制醋酸镁溶液； (3)将醋酸镁溶液和碳球溶液混合，反应； (4)反应结束后，分离得到固体，洗涤，干燥； (5)将干燥后粉末烧结，得到中空纳米氧化镁微球。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，碳球溶液的溶剂为一元低碳醇，优选f12个碳原子的一元醇，进一步优选Γ8个碳原子的一元醇，再进一步优选Γ5个碳原子的一元醇，更优选1飞个碳原子的直链一元醇，更进一步优选甲醇、乙醇或丙醇中的任意一种或者至少两种的混合物，最优选无水乙醇； 优选地，醋酸镁溶液的溶剂为一元低碳醇，优选广12个碳原子的一元醇，进一步优选Γ8个碳原子的一元醇，再进一步优选Γ5个碳原子的一元醇，更优选Γ5个碳原子的直链一元醇，更进一步优选甲醇、乙醇或丙醇中的任意一种或者至少两种的混合物，最优选无水乙醇。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，配制碳球溶液的方法为将碳球分散在无水乙醇中，超声分散，优选超声分散l(T40min，进一步优选15 30min，最优选2(T30min ； 优选地，将醋酸镁无水乙醇溶液和碳球无水乙醇溶液混合后形成的混合溶液中，碳球的浓度为I飞g/L无水乙醇,优选I. 5^5. 5g/L无水乙醇,进一步优选2 5g/L无水乙醇。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，将醋酸镁无水乙醇溶液和碳球无水乙醇溶液混合后形成的混合溶液中，醋酸镁的浓度为O. 0Γ0. lmol/L,优选O. 03、. 09mol/L,进一步优选 O. 04 O. 08mol/L ； 优选地，将醋酸镁无水乙醇溶液和碳球无水乙醇溶液混合后，反应的时间为3 36h，优选5 32h，进一步优选8 30h ； 优选地，反应过程中进行搅拌。
8.如权利要求4-7之一所述的方法，其特征在于，所述分离选自过滤、离心分离、沉淀、重力沉降、离心沉降中的任意一种，优选过滤或离心分离，进一步优选离心分离。
9.如权利要求4-8之一所述的方法，其特征在于，烧结温度为70(Tl000°C，优选75(T950°C，进一步优选 75(T900°C ； 优选地，烧结时间为I 6h，优选I. 5 5. 5h，进一步优选2 5h ； 优选地，烧结过程中的升温速度为O. 5^4°C /min,优选1 3°C /min,进一步优选1 2°C /min ； 优选地,烧结气氛为空气。
10.一种如权利要求1-3之一所述的中空纳米氧化镁微球在可控药物释放、催化剂、微反应器、及能源材料等领域的用途。
全文摘要
本发明公开了一种中空纳米氧化镁微球，所述微球由至少1层球形或类球形壁嵌套而成，每层球形或类球形壁由纳米氧化镁颗粒相互聚并连接而成。本发明还公开了上述微球的制备方法。所述方法采用醋酸镁在醇类溶剂中的溶胶-凝胶反应，以碳球为结构导向模板剂，合成得到前驱体。将前驱体洗涤、干燥后，经高温烧结除去碳球模板，得到中空纳米氧化镁微球。所述方法通过改变醋酸镁的浓度、反应时间等，可便捷地得到单层、两层、三层，甚至四层嵌套型中空纳米氧化镁微球，具有操作简单、反应温和、氧化镁产率、纯度高等特点。
文档编号C01F5/06GK102849760SQ201210301980
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月22日 优先权日2012年8月22日
发明者陈运法, 武晓峰, 唐文翔 申请人:中国科学院过程工程研究所