一种形貌可控氧化镁纳米晶的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米材料制备领域，具体设及一种形貌可控氧化儀纳米晶的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着在电子、电器、冶金、光学仪表、国防等领域的应用不断扩大，对于高纯氧化儀 的需求量逐年增加，综合价格不断上升，高纯纳米氧化儀粉体产业迎来了极大的机遇、发展 和挑战。目前国际上高纯氧化儀产品的供应商多集中在美国、日本、俄罗斯等少数国家，且 运些国家主要W面水作为儀源来制备高品质氧化儀粉体。我国虽然拥有非常丰富的儀资 源，但是我国高端氧化儀的自给量只有需求量的十分之一，且多由般烧优质菱儀矿法制备。 该法能耗高、=废多、环境污染较严重，且优质矿产资源面临枯竭的危险。目前由面水富产 物水氯儀石制备氧化儀的方法主要有石灰乳法、碳锭法、氨法、纯碱法、碳锭氨水热结法、水 氯儀石直接热结法等等，但是只有碳锭法可实现高纯氧化儀纳米晶的制备，但是，该法W碳 酸氨锭为沉淀剂，蒸发水量大，步骤长，热能耗量达，生产成本高，且反应体戏中游离锭浓度 高，易导致工人操作环境差、环境污染严重等问题。
[0003] 目前常用的纯碱碳化-般烧法制备的氧化儀反应机理如下所示：
[0004]
[0005] 上述反应中，在反应体系中只要具备足够浓度的CO/，就可W形成碱式碳酸儀，从 而通过高溫般烧就可W制备出氧化儀粉体。该方法通过生成碱式碳酸儀的中间体解决了过 滤难的问题，但是常用的采用纯碱碳化沉儀制备氧化儀的品质很容易受Na的影响，且产品 存在形貌大小不易控制的问题。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有技术中氧化儀的形貌不容易控制的问题，本发明中在纯碱碳化-般 烧法的基础上，探索新的制备方案，进而解决纳米晶过滤困难、纳米粒子尺寸大等问题。
[0007] 针对现有纳米氧化儀制备技术中材料易团聚、过滤难、产品纯度易受反应物影响 等问题，本发明采用鼓泡法在儀盐水溶液中通入C〇2气体，利用CO2作为碳源生成碱式碳酸 儀的中间体，解决了氧化儀纳米粉体制备过程中所面临的困难。
[000引本发明提供的方法包括：
[0009] (1)将水溶性儀盐或其水合物溶解于碱性缓冲溶液中，形成0. 3mol/L儀盐的水溶 液；
[0010] (2)将二氧化碳气体W鼓泡的形式通入儀盐的水溶液中； 1] 做加热上述溶液，并反应1~4小时；
[0012] (4)步骤（3)所得样品进行过滤，并用去离子水洗涂至中性，最后用无水乙醇洗涂 I~2次；
[0013] (5)将步骤（4)所得白色沉淀物在50-80度烘干；
[0014] (6)般烧烘干后的产品，控制般烧溫度在300~900度，般烧时间为3-5小时。
[0015] 优选的，所述水溶性儀盐为氯化儀、硝酸儀或硫酸儀，或相应盐的水合物。
[0016] 优选的，所述儀盐的浓度为0. 1-0. 5mol/L。更优选的，所述儀盐的浓度为 0. 2-0. 4mol/l，其可W进一步优选为 0. 3mol/L。
[0017] 优选的，所述缓冲溶液酸碱度为8-12。
[0018] 更优选的，所述抑范围为9. 5-10. 5,优选10,该抑范围可W制备获得50nm球状 氧化儀纳米粒子。
[0019] 更优选的，所述抑范围为10. 5-11. 5,优选11，该抑范围可W制备获得S维短树 叉状氧化儀纳米粒子。
[0020] 当在400度赔烧后得到片状氧化儀纳米粉体。 W21] 优选的，步骤0)反应溫度为20~80度，更优选60-80摄氏度。在室溫-80度之 间反应，可W制备获得氧化儀纳米粉体，在60摄氏度时反应产率最高。
[0022] 优选的，所述般烧溫度为600-900摄氏度，更优选750-800摄氏度。在400度赔烧 后即可W得到片状氧化儀纳米粉体。
[002引步骤（1)中，不同酸碱度的缓冲溶液可W直接用氨氧化钢、氨氧化钟、氨水等碱性 溶液调节反应体系酸碱度来实现对反应体系酸碱度的控制，高纯二氧化碳气体可W用工业 级二氧化碳代替。所述的缓冲溶液为本领域技术人员公知的术语，任何抑范围在8-12的 抑缓冲溶液均可W应用于本发明氧化儀纳米晶的制备。
[0024] 优选的，所述二氧化碳的鼓入速度为1泡/s。本领域技术人员也可W根据需要，例 如根据容器的体积灵活调整二氧化碳的通入速率。
[00巧]本发明W二氧化碳为碳化剂，采用鼓泡法在反应体系中二氧化碳气体，制备出了 纯度在99. 0%W上的纳米氧化儀粉体，并通过控制反应溫度（室溫-80度）、反应时间（1-4 小时）制备了具备=维短树叉状、圆球形、片状的立方晶型氧化儀纳米晶体。该纳米晶体粒 径大小SrOnm左右、粒径均一'性较高。
[00%] 本发明利用了碳化法制备氧化儀时易过滤、纯度较高等优点，规避了采用纯碱、小 苏打、碳酸氨锭等为碳化剂时目标产物易受化+影响，环境污染大、对制备设备要求高等问 题，成功制备出了形貌可控、粒径大小均一，结晶度高的超细氧化儀纳米粉体。本发明中W 氯化儀溶液为原料，W二氧化碳气体作为碳化剂，通过调节反应体系酸碱度、反应溫度、反 应时间、般烧溫度等因素，提高了氧化儀纳米晶的纯度和产率，并且实现了氧化儀纳米晶的 形貌可控。
【附图说明】
[0027] 图1.在缓冲溶液酸碱度为10. 0的反应体系中60度反应2小时后得到的中间产 物的X畑图。
[0028] 图2.在缓冲溶液酸碱度为10.0的反应体系中60度反应2小时后得到的样品在 800度赔烧后的X畑图。
[0029] 图3a和图3b分别为在缓冲溶液酸碱度为10. 0的反应体系中60度反应2小时后 得到的样品800度赔烧前后的FE-SEM图。
[0030] 图4.在缓冲溶液酸碱度为11. 0的反应体系中60度反应2小时后得到的中间产 物的XRD图。
[0031] 图5.在缓冲溶液酸碱度为11.0的反应体系中60度反应2小时后得到的样品在 800度赔烧后的X畑图。 阳032] 图6a和图化分别为在缓冲溶液酸碱度为11. 0的反应体系中60度反应2小时后 得到的样品800度赔烧前后的FE-SEM图。
[0033]图7.在缓冲溶液酸碱度为10. 0的反应体系中25度反应15小时后得到的中间产 物的XRD图。 阳034] 图8.在缓冲溶液酸碱度为10. 0的反应体系中25度反应15小时后得到的样品在 800度赔烧后的X畑图。
[0035] 图9.在缓冲溶液酸碱度为10. 0的反应体系中60度反应1小时后得到的中间产 物的XRD图。
[0036] 图10.在缓冲溶液酸碱度为10. 0的反应体系中60度反