一种利用白云石制备花瓣状纳米氧化镁的方法技术

一种利用白云石制备花瓣状纳米氧化镁的方法，直接利用丰产矿物白云石为原料，采用二段酸浸法和ＥＤＴＡ－氨水络合沉淀反应相结合的方法，制备高纯度的菱面片层类似花瓣状结构的纳米氧化镁。本发明专利技术解决了中间产物纳米氢氧化镁沉淀及过滤困难的难题，生产成本较低，工艺简单。采用本发明专利技术生产的ＭｇＯ为菱形片层类似花瓣状结构，排列规则，呈外延辐射状生长，产品纯度大于９９．８３％；比表面积为１１４．３７ｍ↑［２］／ｇ，大于普通纳米氧化镁产品５０％以上；白度高于９７％，与优质钛白粉的白度一致；副产品氯化钙纯度大于９８．８６％，硝酸铵纯度大于９９．８５％。

Method for preparing petal shaped nano Magnesium Oxide by using dolomite

A method of producing flower like nano Magnesium Oxide dolomite system, the direct use of high-yield mineral dolomite as raw material, method of leaching and EDTA ammonia complexing precipitation reaction combined with two acid, preparation of high purity rhombic flower like nano structure of Magnesium Oxide. The invention solves the difficult problem of the precipitation and filtration of the nano magnesium hydroxide of the intermediate product, the production cost is low and the process is simple. The production of MgO for the diamond layer flower like structure, arrangement, a radial epitaxial growth, the product purity is more than 99.83%; the specific surface area is 114.37m = 2 / g, greater than the ordinary nano Magnesium Oxide products more than 50%; whiteness is higher than 97%, whiteness is consistent with the quality of titanium dioxide; vice calcium chloride product purity more than 98.86% and the purity of more than 99.85% ammonium nitrate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机非金属材料的制备领域，涉及一种制备纳米氧化镁的方法，具体的说，涉及利用白云石矿物为原料制备高纯度、高比面积、高白度的菱面片层花瓣状纳米氧化镁的方法。
技术介绍
纳米氧化镁是一种新型高功能精细无机材料。目前，已经开发出珊瑚状的纳米氧化镁、20面体的纳米氧化镁、放射状生长的纳米氧化镁以及多孔棒 状纳米氧化镁，这对纳米氧化镁的研究和应用尤其是高效催化剂载体和灭菌 材料的开发有着深远的意义。且纤维状、层状、棒状和超细粒子等氧化镁产 品己经被广泛应用于材料的改性和高性能复合材料的制备等方面。镁系列的 晶体材料，尤其是特殊形貌的纳米MgO的应用，越来越受到国内外的广泛关注。 当这种特殊形貌的纳米MgO掺杂在本体材料形成复合材料时，复合材料表现出 远远优于本体材料的物理化学性能，如强度、硬度、韧性、微波吸收性能， 甚至这种特殊形貌的MgO本身就表现出特殊的光、电、热、化学或力学等特性， 有着广阔的应用前景和巨大的经济潜力。目前以白云石为原料制备氧化镁主要采用二段碳化法，但该工艺过程参 数控制不够理想，资源综合利用率低，产品纯度及提取率都不是很高，且粒 径较大，比表面积较低，基本为球形，附加值不高；且该法要求白云石中MgO 含量为18%以上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用白云石制备花瓣状纳米氧化 镁的方法，利用该方法可制得高纯度、高比表面积、高白度的特殊形貌纳米 氧化镁。本专利技术是通过如下技术方案实现的-，工艺过程包括如下歩骤(1)将白云石矿粉碎后于90() 110CrC下煅烧2 3h成白云石灰，加水配 置成重量固液比为1:1 5的混合液于50 80ITF消化20min lh得熟料；在 熟料中加入10% 25%浓度(w/w)的盐酸溶液，盐酸与氧化钙摩尔比为2.0 2.1: 107HCl:/7CaO)，当pH由14突变为6 7时止，过滤，洗涤，滤液经浓縮干燥得CaCl2白色粉末，滤渣为MgO;发生如下化学反应CaO + MgO + 2//20 = Oj(0//)2 + Mg(,2 >l Ca(0//)2 + 2//C7 = OC/2 + 2//20(2) 将(1)所得滤渣打散，机械搅拌下滴入10% 25%浓度(w/w)的硝 酸，硝酸与氧化镁摩尔比为2.0 2. 1: l(/7HN03:/7MgO)，当体系变成红灰色浑 浊液，pH为5 6时停止，过滤、洗涤数次；2册03 +雄O = Mg(M)3)2 + //20(3) 步骤(2)中所得富镁滤液加入5 20毫升PEG (分子量400)后 经浓縮得富镁液，富镁液加热至6(TC，机械搅拌下加入摩尔比为2 4:1 (/7nh3: "Mg2+)的络合沉淀剂后抽滤，滤渣先以蒸馏水冲洗后再用无水乙醇洗涤数次； 所述络合沉淀剂为按摩尔比为0.1 ().8:1 (/7EDTA:77NH3)的配比将EDTA粉末 加入10% 35% (w/w)氨水溶液中配成。Mg(M93)2 + 2Mf3 + 2//20 = Mg(,2山+2AW4M93(4) 步骤(3)中所得滤渣于干燥箱中干燥得白色前驱体氢氧化镁粉末， 前驱体氢氧化镁于400 95(TC下在马弗炉中煅烧2 3h，即可得到高纯度的 二维菱面片层花瓣状纳米MgO。Mg((9//)2 @%6> + /f20本专利技术适合于以白云石矿为原料制备高纯度、高比表面积、高白度的花 瓣状纳米氧化镁微片。本专利技术直接利用丰产矿物白云石为原料，采用二段酸浸法和EDTA-氨水络 合沉淀反应相结合的方法，制备高纯度的菱面片层类似花瓣状结构的纳米氧 化镁，解决了中间产物纳米氢氧化镁沉淀及过滤困难的难题，提出了一种实 际可行、易操作的工业化生产高技术含量、高附加值纳米氧化镁精细功能材 料的方法。本专利技术生产的MgO为菱形片层类似花瓣状结构，排列规则，基本 呈外延辐射状生长，是典型的二维纳米材料。该方法具有生产成本较低，工 艺简单、产品纯度高、分散性良好等特点，其纯度大于99.83%，为国家特级 标准；比表面积为114.37mVg，大于普通纳米氧化镁产品50%以上；白度高于97%，与优质钛白粉的白度一致；副产品氯化钙纯度大于98.86%，硝酸铵纯度 大于99. 85%。附图说明图1为从白云石矿生产菱面片层花瓣状纳米氧化镁产品工艺流程图。 图2为所制取的氧化镁的X射线衍射图谱。图3为氧化镁的扫描电镜图，其中A为菊花花瓣状形貌，B为百合花瓣状 形貌，C为整体全貌图。 具体实施例方式实施例l:配置25% (w/w)盐酸溶液，25% (w/w)硝酸溶液，35% (w/w) 氨水溶液，以摩尔比0. 1:1(/7EDTA:/7NH3)将EDTA粉末加入此氨水溶液中配成 络合沉淀剂A。将200 g白云石粉碎成100目后于110(TC煅烧2h后成白云石 灰，加入300raL自来水，配成固液比为1:1的混合液B后以5(TC的温度下机 械搅拌消化lh得熟料B，以一定速率滴入摩尔比为2. 1:1 ("HC1 :;5CaO)的盐酸 溶液至pH由14突变为6 7时止，过滤，洗涤数次，滤液得经浓縮干燥得纯 度为98. 86%的CaCl2白色粉末。滤饼放入300mL自来水中打散，机械搅拌下滴 入摩尔比为2. l:l(/7HN03:/7MgO)的硝酸溶液，当体系变成红灰色浑浊液，pH约 为5 6时停止，过滤、洗涤数次。滤液加入5毫升PEG (分子量400)后经 浓縮得浓度为2mol/L富镁液C，加热至6(TC，机械搅拌下缓慢滴加摩尔比为 5:1 (/7NH" /7MgW的络合沉淀剂A后抽滤，滤饼先以蒸馏水冲洗后再用无水乙 醇洗涤数次。滤液经蒸氨处理后浓縮干燥得氮肥产品硝酸铵，纯度为99.83%。 滤饼于干燥箱中9(TC干燥3h得白色前驱体氢氧化镁粉末。前驱体氢氧化镁于 40(TC下在马弗炉中煅烧3h，最后得到高纯度的纳米MgO。 X衍射分析，前驱 体Mg(OH)2全部转化为MgO相，结晶良好，没有杂质相存在，见图2。扫描电 镜显示，此MgO为菱形片层类似花瓣状结构，排列规则，是由多层厚度20nm， 直径约400 1000 mn不等的菱形微片以不同角度彼此穿插、交错而形成的空 间结构，基本呈外延辐射状生长，其扫描电镜照片如图3-A。其纯度大于 99.83%，比表面积为114.37m7g，白度高于97%。实施例2:对白云石矿85(TC煅烧3小时,其余与实施例1工艺条件相同， 得高纯度纳米MgO。实施例3: 400mL自来水中以8(TC机械搅拌下消化20min，其余与实施例l工艺条件相同，得高纯度纳米MgO。实施例4:白云石灰加入1500mL自来水配置成固液比为5:1的混合溶液 B，其余与实施例l工艺条件相同，得高纯度纳米MgO。实施例5: —次酸浸时加入10%浓度(w/w)的盐酸溶液，其余与实施例1 工艺条件相同，得高纯度纳米MgO。实施例6: —次酸浸时加入25%浓度(w/w)的硝酸溶液，其余与实施例 l工艺条件相同，得高纯度纳米MgO。实施例7: 二次酸浸时加入10%浓度(w/w)的硝酸溶液，其余与实施例 l工艺条件相同，得高纯度纳米MgO。实施例8: 二次酸浸时加入摩尔比为1.05:1的50%浓度(w/w)的硫酸溶 液，其余与实施例1工艺条件相同，得高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用白云石制备花瓣状纳米氧化镁的方法，其特征在于：包括：（１）将白云石矿粉碎后于９００～１１００℃下煅烧２～３ｈ成白云石灰，加水配置成重量固液比为１∶１～５的混合液于５０～８０℃下消化２０ｍｉｎ～１ｈ得熟料；在熟料中加入１０％～２５％浓度的盐酸溶液，盐酸与氧化钙摩尔比为２．０～２．１∶１，当ｐＨ由１４突变为６～７时止，过滤，洗涤，滤液经浓缩干燥得ＣａＣｌ↓［２］白色粉末，滤渣为ＭｇＯ；（２）将（１）所得滤渣打散，机械搅拌下滴入１０％～２５％浓度的硝酸，硝酸与氧化镁摩尔比为２．０～２．１∶１，当体系变成红灰色浑浊液，ｐＨ为５～６时停止，过滤、洗涤数次；（３）步骤（２）中所得富镁滤液加入５～２０毫升ＰＥＧ后经浓缩得富镁液，富镁液加热至６０℃，机械搅拌下加入络合沉淀剂，络合沉淀后抽滤，得滤渣；络合沉淀剂中ＮＨ↓［３］与Ｍｇ↑［２＋］摩尔比为２～４∶１；（４）步骤（３）中所得滤渣干燥得白色前驱体氢氧化镁粉末，前驱体氢氧化镁于４００～９５０℃下在马弗炉中煅烧２～３ｈ，即得到高纯度的二维菱面片层花瓣状纳米ＭｇＯ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹荔松，陈敏涛，周克省，李婷，陈永平，范海陆，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]