一种以活性氧化镁为原料制备镁锌金属复合氧化物的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备金属复合氧化物的方法，特别是涉及一种以活性氧化镁为原料制备镁锌金属复合氧化物的方法。
【背景技术】
[0002]镁和过度金属相关的复合金属氧化物在催化领域都具有较好的应用背景，复合金属氧化物具有稳定的晶体结构、良好的光学、电学、磁学性能，是重要的激光材料、热释电材料、压电材料和强磁性材料等，应用极为广泛。用于固体推进剂的燃速催化剂、光催化分解水制氢、以及石油化工行业的碳氢化合物重整反应等方面。其互相掺杂而引起的晶格畸变，导致复合氧化物的晶粒中存在更多缺陷，活性中心明显增多，其综合性能往往优于单一氧化物。复合金属氧化物还具有很高的氧化还原性、氢解、异构化、电催化等活性，作为一种具有气敏、巨磁电阻、电导性等特性的新型功能材料，在信息、能源、电子、冶金、化工、生物和医药等领域有着广阔的应用前景。
[0003]含镁过渡金属复合氧化物是由镁与一种或几种过渡金属氧化物复合而成的多元复杂氧化物，它比单元氧化物在电、光、磁等方面具有更加好的性质。还具有稳定性好，耐腐蚀、耐高温，高硬度等性质特点。综观国内对锌基复合材料的研究，不难得出结论，与基体合金相比复合材料具有以下优点:具有较高的硬度、弹性模量、高温强度；耐磨性能优良；疲劳寿命及抗高温蠕变性明显提高；热膨胀系数降低.固相反应法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、微乳液法、燃烧合成法。大多复合氧化物制备采用滴加碱溶液来调节pH值，而此实验则是通过Mg/Zn摩尔比来自身调节pH值。采超声波辅助水溶液法制备镍酸镁前驱体，不添加任何淀剂，用水做溶液，由水提供羟基，在超声条件下，离子和铁离子与羟基结合，形成一种乳状配合物。
[0004]镁锌复合金属氧化物中Zn和Mg的相互作用有利于活性位的活化，从而能够提高催化性能、降低反应温度等反应条件。氧化锌是一种常见的催化剂或催化剂载体，在很多反应中都显示出较好的催化性能。氧化镁活性位在反应中能够抑制反应中副反应的进行。
[0005]由于氧化锌和氧化镁可以在很多反应中用作催化剂，而复合金属氧化物又有优于单个金属氧化物的诸多性质，以MgO与ZnC12为原料反应得到前驱体镁锌复合金属氢氧化物，煅烧后得到经XRD分析分子式为MgxZnl-xO，制备的镁钴复合金属氧化物是具有双金属中心的复合氧化物，可作为某些有机反映的催化剂或载体，其中Mg作为碱中心可以抑制化学反应中副反应的进行。MgxZnl-xO催化剂中的Zn作为酸性中心，由于其具有未共用电子可以得到有机物的电子促进有机反应的进行。
[0006]根据水溶液中双金属离子的聚合现象来形成空间网络状金属羟基聚合物。该方法操作简单，与其他方法相比，保留了原始天然结构；对设备、技术要求不高；不引进其他助剂，产品纯度高；成本低；由于溶液中的0H-是逐渐释放的，因此所得产物的形貌可控。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种以活性氧化镁为原料制备镁锌金属复合氧化物的方法，该方法利用活性氧化镁和氯化锌为原料制备镁锌金属复合氧化物，利用了水溶液中金属离子配合物现象，无任何添加剂，方法简单，制备得到的MgxZnl-xO镁锌复合金属氧化物具有双金属中心，可作为某些有机反应的催化剂或载体，而具有的宽带隙特征可用于半导体材料和光催化领域。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种以活性氧化镁为原料制备镁锌金属复合氧化物的方法，所述方法第一步，将活性氧化镁溶解于水中，形成水合氧化镁配合物；以第二步，将氯化锌配成一定浓度的水溶液，滴加到水合氧化镁配合物溶液中。第三步，将乳液抽滤、洗涤、干燥后煅烧得到MgxZnl-xO镁锌复合金属氧化物；
具体过程如下:
(1)活性氧化镁预处理，在600°C下放入马弗炉内煅烧2h;每次恢复活性后，能使用4天，4天之后再使用需先用上述步骤再次恢复活性；
(2)称取煅烧后的活性氧化镁4g加入250ml三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100ml蒸馏水，50°C超声反应lh ;
(3)量取2mol/L氯化锌溶液，逐滴加入氧化镁溶液中，滴加结束后测其pH值，待pH值稳定后(约1.5h)，停止实验；
(4)加入100mL蒸馏水，用波斯漏斗将乳液过滤，再用100mL左右的无水乙醇反复洗涤2-3 次；
(5)将滤饼放入真空干燥箱内80°C(无水乙醇沸点78.3°C)干燥2-3h，得到镁锌复合氧化物前驱体；
(6)将研磨后的物质，750°C煅烧2h，得到固体粉末。
[0009]本发明的优点与效果是:
1.本发明提出一种以活性氧化镁和氯化锌为原料，利用水溶液中金属离子的聚合现象制备得到镁锌金属复合氧化物，无任何添加剂，方法简单，成本低。
[0010]2.制备得到MgxZnl-xO镁锌复合金属氧化物。
[0011 ] 3.制备得到的MgxZnl-xO镁锌复合金属氧化物具有双金属中心，可作为某些有机反应的催化剂或载体。
【附图说明】
[0012]图1为本发明工艺流程图；
图2为本发明产品SEM图；
图3为本发明产品XRD图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0014]本发明以活性氧化镁和氯化锌为原料，将活性氧化镁溶解于水中，形成水合氧化镁配合物；将氯化锌配成一定浓度的水溶液，滴加到水合氧化镁配合物溶液中。利用水溶液中金属离子配合物共聚现象，制备镁锌金属复合氧化物。制备得到的MgxZnl-xO镁锌复合金属氧化物具有双金属中心，可作为某些有机反应的催化剂或载体，而具有的宽带隙特征可用于半导体材料和光催化领域。第一步，以活性氧化镁和氯化锌为原料，制备得到镁锌金属复合氧化物；第二步，将活性氧化镁溶解于水中，形成水合氧化镁配合物；第三步，将氯化锌配成一定浓度的水溶液，滴加到水合氧化镁配合物溶液中。第四步，将乳液抽滤、洗涤、干燥后煅烧得到MgxZnl-xO镁锌复合金属氧化物。
[0015]1.本发明的基本原理
氧化镁溶于水生成水合氧化镁，继而生成羟基镁离子，溶液显碱性，在更多氢氧根离子存在条件下，形成羟基水合镁离子配合物。
[0016]Mg0+H20 — [Mg (0H)]①
[Mg(0H)]+ + OH-— [Mg(OH) 2] (aq)②
[Mg (OH) 2] (aq) +0!T — [Mg (OH) 3Γ③
[Mg (OH) 3] — +0H — — [Mg (OH) 4]2 —④
[Mg (OH) 4]2 — +0H — — [Mg (OH) 5]3 —⑤
[Mg (OH) 5]3 — +0H — — [Mg (OH) 6]4 —⑥
而氯化镍溶液中，随着氯化镍浓度增加，溶液酸性增加，达到一定PH值条件下，形成羟基水合镍离子配合物，
Zn2+ +H20— [Zn (OH) ] + + H+..................⑦
[Zn (OH) ] + +H20— [Zn (OH) 2] (aq) + H+..................⑧
[Zn (OH) 2] (aq) + H20 — [Zn(0H)3]_ + H+..................⑨
[Zn (OH) 3] - + H20 — [Zn (OH) 4] 2- + H +..................⑩
利用两者的酸碱性不同，在一定比例条件下，溶液PH值一定时，形成空间网络结构的镁锌水和羟基聚合体。
[0017]2.本发明的基本方案
第一步，将活性氧化镁溶解于水中，形成水合氧化镁配合物；以第二步，将氯化锌配成一定浓度的水溶液，滴加到水合氧化镁配合物溶液中。第三步，将乳液抽滤、洗涤、干燥后煅烧得到MgxZnl-xO镁锌复合金属氧化物。
[0018]3.本发明的技术方法
本项目以活性氧化镁和氯化锌为原料，利用水溶液中金属离子的聚合现象，制备得到镁锌共聚合的乳液，过滤洗涤干燥后，煅烧得到MgxZnl-xO镁锌复合金属氧化物。
[0019]4.本发明具体的实施方案
(1)活性氧化镁预处理，在600°C下放入马弗炉内煅烧2h。每次恢复活性后，能使用4天，4天之后再使用需先用上述步骤再次恢复活性。
[0020](2)称取煅烧后的活性氧化镁4g加入250ml三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100ml蒸馏水，50°C超声反应lh。
[0021](3)量取2mol/L氯化锌溶液，逐滴加入氧化镁溶液中，滴加结束后测其pH值，待pH值稳定后(约1.5h)，停止实验。
[0022](4)加入100mL蒸馏水，用波斯漏斗将乳液过滤，再用100mL左右的无水乙醇反复洗涤2_3次。
[0023](5)将滤饼放入真空干燥箱内80°C (无水乙醇沸点78.3°C )干燥2_3h，得到镁锌复合氧化物前驱体。
[0024](6)将研磨后的物质，750°C煅烧2h，得到固体粉末。
【主权项】
1.一种以活性氧化镁为原料制备镁锌金属复合氧化物的方法，其特征在于，所述方法第一步，将活性氧化镁溶解于水中，形成水合氧化镁配合物；以第二步，将氯化锌配成一定浓度的水溶液，滴加到水合氧化镁配合物溶液中；第三步，将乳液抽滤、洗涤、干燥后煅烧得到MgxZnl-xO镁锌复合金属氧化物； 具体过程如下: (1)活性氧化镁预处理，在600°C下放入马弗炉内煅烧2h;每次恢复活性后，能使用4天，4天之后再使用需先用上述步骤再次恢复活性； (2)称取煅烧后的活性氧化镁4g加入250ml三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100ml蒸馏水，50°C超声反应lh ; (3)量取2mol/L氯化锌溶液，逐滴加入氧化镁溶液中，滴加结束后测其pH值，待pH值稳定后(约1.5h)，停止实验； (4)加入100mL蒸馏水，用波斯漏斗将乳液过滤，再用100mL左右的无水乙醇反复洗涤2-3 次； (5)将滤饼放入真空干燥箱内80°C(无水乙醇沸点78.3°C)干燥2-3h，得到镁锌复合氧化物前驱体； (6)将研磨后的物质，750°C煅烧2h，得到固体粉末。
【专利摘要】一种以活性氧化镁为原料制备镁锌金属复合氧化物的方法，涉及一种制备金属复合氧化物的方法，该方法第一步，以活性氧化镁和氯化锌为原料，制备得到镁锌金属复合氧化物；第二步，将活性氧化镁溶解于水中，形成水合氧化镁配合物；第三步，将氯化锌配成一定浓度的水溶液，滴加到水合氧化镁配合物溶液中。第四步，将乳液抽滤、洗涤、干燥后煅烧得到MgxZn1-xO镁锌复合金属氧化物。利用活性氧化镁和氯化锌为原料制备镁锌金属复合氧化物，制备得到的MgxZn1-xO镁锌复合金属氧化物具有双金属中心，可作为某些有机反应的催化剂或载体,具有的宽带隙特征可用于半导体材料和光催化领域。
【IPC分类】B01J23/06
【公开号】CN105413671
【申请号】CN201510763904
【发明人】王国胜, 房安娜, 杨鹤南, 谢英鹏, 宁志高
【申请人】沈阳化工大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月11日