均匀沉淀法制备纳米氧化镁的研究
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２００７ Ｎ Ｏ ． ０８ Ｓ ＣＩＥ Ｎ ＣＥ ＆ Ｔ Ｅ ＣＨ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ ＩＮ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ ＡＴ ＩＯ Ｎ
工 业 技 术
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均匀沉淀法制备纳米氧化镁的研究 李宪平 （湖南人文科技学院化学与材料科学系 湖南娄底 ４１７０００） 摘 要：纳米氧化镁是一种新型高功能精细无机材料，其应用范围较为广泛。 纳米氧化镁的制备方法主要有三类，即固相法、气相法和液相法。本文采用均匀沉淀法制备纳米氧化镁，分析制备过程中对其 性能影响的因素，为纳米氧化镁的生产工艺提供参考。 关键词：纳米氧化镁 制备 均匀沉淀法 因素 中图分类号： Ｔ Ｑ １１ 文献标识码：Ａ 氧化镁，化学式为 Ｍ ｇ Ｏ ，别名镁砂，镁氧，俗称苦土， 是一种白色立方晶体，晶体结构为 Ｎ ａＣｌ型，无毒无臭，密度为 ３． ５８－３． ９０ｇ ／ｃｍ ３，２８００℃下熔融，自然界中氧化镁以游离形态 方镁石矿存在，溶于酸和按盐，不溶于水和乙醇，能逐渐从空气 中吸收水分和二氧化碳。依据其物理化学性质 －－容重、化学活 性、吸附性能等可区分为轻质、次轻质、重质和活性氧化镁。氧 化镁是一种重要的无机化工产品，可广泛应用于耐火材料、建筑 材料、冶金工业、炼钢工业、橡胶工业、医药工业、油漆、造纸 工业、农业、化妆品工业等。 纳米氧化镁是一种新型高功能精细无机材料。由于其结构 的特殊性，决定了它具有不同于本体的电学、磁学、热学及 光学性能①。采用纳米氧化镁，不使用烧结助剂便可以实现低 温烧结，制成高致密度的细晶陶瓷，可望开发为高温、高腐 蚀气氛等苛刻条件下使用的尖端材料； 它可以作为氧化锆、氧化 铝、氧化铁等其它纳米粒子的烧结助剂和稳定剂而获得高质量 的纳米相陶瓷。另外，纳米氧化镁可作为油漆、纸张及化妆 品的填料，塑料和橡胶的添加剂和补强剂，脂肪的分解剂，医 药品的擦光剂，化学吸附剂，以及各种电子材料、催化剂、 超导体、耐火材料的辅助材料等。
１． ３液相法 液相法是目前广泛采用的制备纳米金属氧化物粉体的方法。 己用于制备纳米氧化镁的液相法有： 直接沉淀法、均匀沉淀法、 溶胶—凝胶法等。 １ ． ３ ． １直接沉淀法 直接沉淀法是在金属盐溶液中加入沉淀剂，使生成的沉淀 从溶液中析出，将阴离子从沉淀中除去，再经热分解制得纳米 氧化物。常见的沉淀剂有 Ｎ Ｈ ３．Ｈ ２０， Ｎ ａＯ Ｈ ， （ Ｎ Ｈ ４）２ＣＯ ３， Ｎ ａ２Ｃ０３、 （ Ｎ Ｈ ）４Ｃ２０４等。 １ ． ３ ． ２均匀沉淀法 均匀沉淀法制得的产品特点是粒度小、分布窄、团聚少， 常用的沉淀剂有六次甲基四胺和尿素等。 １． ３． ３溶胶—凝胶法 溶胶 －凝胶法（ 简称 Ｓ－Ｇ 法） 是以有机或无机盐为原料，在 有机介质（ 如乙醇等） 中进行水解、缩聚反应，使溶液经溶胶— 凝胶化过程得到凝胶，凝胶经干燥、锻烧得到产品。 除了以上的几种方法外，还有机配合物前驱体法、微乳液 法、水热合成法也可能合成纳米氧化镁粉体。 本研究采用均匀沉淀法制备纳米氧化镁。
１、纳米氧化镁的制备方法 纳米氧化镁材料的主要类型有纳米粉末、纳米薄膜、纳米 丝和纳米固体。目前，关于纳米氧化镁粉末的研究较多，氧 化镁纳米丝和纳米薄膜次之，其它方面的研究较少②。纳米氧 化镁粉体的制备有两种途径： 一是通过机械粉碎的方法将氧化镁 粉末进一步细化； 另一是通过物理化学方法，将原子或分子状态 的物质凝聚成所需要的颗粒。按反应物的形态，可以把纳米氧 化镁的制备方法分成三类，即固相法、气相法和液相法。 １． １固相法 １ ． １ ． １机械粉碎法 由固体物质直接制备纳米粉体材料的方法通常是机械粉碎 法，即通过机械力将氧化镁粉末进一步细化。但机械粉碎法难 以得到粒径小于 ｌ００ｎｍ 的纳米粒子，粉碎过程还易混入杂质， 且粒子形状难以控制，很难达到工业应用的要求。 １． １ ． ２固相化学反应法 近年来出现一种合成纳米氧化物的新方法 －－室温固相合成 法。此法克服了传统湿法存在的团聚问题，具有反应无需溶 剂，产率高，反应条件易控制等优点。 １． ２气相法 气相法分为物理气相沉积法（ ＰＶ Ｄ） 和化学气相沉积法（ ＣＶ Ｄ） 两种。物理气相沉积法是利用电弧、高频或等离子体高温热源 将氧化物加热使之气化，然后聚成粒子。化学气相沉积法是利 用挥发性金属化合物或金属单质蒸汽通过化学反应生成所需的化 合物。根据反应的类型，化学气相沉积法又可分为气相氧化 法、气相热解法、气相水解法等。
２、均匀沉淀法制备纳米氧化镁 ２ ． １实验原理与方法 均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液 中缓慢、均匀地释放出来。加入的沉淀剂不是立刻与被沉淀组 分发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在溶液中缓慢的析 出。在均匀沉淀过程中，由于构晶离子的过饱和度在整个溶液 中比较均匀，所得沉淀物的颗粒均匀而致密，便于洗涤过滤， 制得产品粒度小、分布窄、团聚少。 以尿素和氯化镁为原料制备纳米级的 Ｍ ｇ ０粉体实验涉及的 反应方程式如式（１－４） 所示。其中尿素的水解速率最小，是整 个反应的控制步骤。这使水解生成的氨气均匀的生成氢氧化镁 沉淀。因此生成的粒径较小且粒度分布较窄，这实际上归结为 对晶核生成速率和生长速率的影响。 ＣＯ （ ＮＨ２ ） ２ ＋３Ｈ ２Ｏ ＝ ＣＯ ２＋２Ｎ Ｈ ３ ． ２ Ｈ ２０ （ １ ） ＮＨ３ ． Ｈ ２０＝ Ｎ Ｈ ４＋＋Ｏ Ｈ － （ ２ ） Ｍ ｇ ２＋＋２０Ｈ －＝ Ｍ ｇ （ ＯＨ） ２ （ ３ ） Ｍｇ（ ＯＨ） ２ ＝ Ｍ ｇ Ｏ ＋Ｈ ２Ｏ （ ４ ） ２． ２主要实验药品及仪器 氯化镁（Ｍ ｇ Ｃ ｌ２． ６Ｈ ２０）、尿素（Ｃ Ｏ （Ｎ Ｈ ２）２）、聚乙 二醇辛基苯基醚、正丁醇（ＣＨ ３（ＣＨ ２）２ＣＨ ２０Ｈ ） 、 （９５％） 乙醇 （ＣＨ ３Ｃ Ｈ ２Ｏ Ｈ ）、Ｎ ， Ｎ 一二甲基乙酸胺（Ｃ Ｈ ３Ｃ Ｏ Ｎ （ Ｃ Ｈ ３） ２）、氢氧化钠（Ｎ ａＯ Ｈ ）、氨水（Ｎ Ｈ ３．Ｈ ２０）、聚乙二 醇 ６０００、油酸钠（Ｃ１８Ｈ １３Ｎ ａ０２ ） 数显恒温水浴锅、精密增力搅拌器、１０００℃箱式电阻炉、 微波干燥炉、电子恒温干燥箱、全自动 Ｘ 射线衍射仪、透射
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电子显微镜、红外光谱仪、热重分析仪、差热分析仪 ２． ３实验流程 图 １是均匀沉淀法制备纳米氧化镁粉体的试验流程。
工 业 技 术
断消失，大粒子不断长大，直到小粒子完全消失，大粒子粒 径达到极大值一般把时间控制在 ５小时以内。所以，在保证样 品质量的条件下应尽量缩短反应时间。 ２． ４． ４反应物配比对产品收率的影响 在 ９５℃的反应温度，反应物配比（ ＣＯ （ Ｎ Ｈ ４）２／Ｍ ｇ Ｃ ＩＺ ． ６Ｈ ２０，ｍ ｏｌ比） 分别选取 ３， ３ ． ５ ， ４ ， ４ ． ５ ， ５，反应时间为 ３小时，氯化镁浓度为 １． ７ｍ ｏｌ／ ｄｍ ３，干燥温度 １００℃的实验条件下，反应物配比与产品收率 的关系图 ４所示。 由图 ４可见，配比在 ３－４． ５之间，产品收率上升速度较快， 图 １均匀沉淀法制备的纳米 Ｍ ｇ Ｏ 试验流程 反应物配比大于 ４ ． ５以后曲线相对趋于平缓，再进一步增加反 Ｆ ｉｇ１ Ｔ ｈ ｅ ｅｘｐｅｒｉ ｍｅｎｔ ｆｌｏｗｃｈ ａｒｔ ｏｆ ｎａｎｏｍｅｔｅｒ Ｍ ｇ Ｏ ｐｏｗｄｅｒ 应物配比对产率影响变化不大，所以，取适宜配比为 ４：１。 ｉｎ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈ ｏｄ ２． ４． ５尿素水解试验的影响 ２ ． ４实验结果与讨论 尿素作为沉淀剂，其分解速率是整个试验的控制步骤。本 ２． ４． １沉淀剂的选择的影响 实验研究了在 ９０℃和 ９５℃下，尿素的分解速率，如图 ５所示。 常用的碱性沉淀剂有氨水、氢氧化钠和尿素等，本实验选 由图 ５可知，在刚开始尿素分解时，溶液的 ｐＨ 值增加较 用上述三种碱性沉淀剂和 Ｍ ｇ Ｃ１２． ６ Ｈ ２０反应制备出 Ｍ ｇ （ Ｏ Ｈ ）２， 快，反应一段时间，ｐＨ 溶液的值趋于平缓。分解速率随温度 然后经过干燥，锻烧处理得到氧化镁粉体，实验结果如表 １所 升高而增大，９０℃时 示 。 ４小时ｐＨ 值才能趋于 恒定，而 ９５℃时 ２小 时就可达到恒定，所 以，较高的反应温度 能促进尿素分解。 ２． ５结论 ２．５．１以尿素为 沉淀剂，氯化镁为原 料，采用均匀沉淀法 可制备出分散性较 由表 １可知，用氢氧化钠作为沉淀剂易引入不易被除去的 好、平均颗粒平均粒 钠离子杂质，而且生成的氢氧化镁前驱体粘性很大，不易过 径约为 ２０ｎｍ 的立方 滤，工业化难以实现。氨水和尿素不易引入杂质，故多被采 相纳米 Ｍ ｇ ０粒子。 用，但氨水作为沉淀剂得到的前驱体颗粒分布不均，分布范围 ２．５．２用均匀沉 广，反应速度不易控制；而用 ＣＯ （ ＮＨ４ ） ２作沉淀剂得到的产品 淀法制备纳米 Ｍ ｇ ０的 团聚较轻。因此，本研究选用 Ｃ Ｏ （ Ｎ Ｈ ４）２作为沉淀剂。 工艺条件为：反应物 ２． ４． ２表面活性剂的选择和加入量的影响 配比在 ３ ： １— ５ ： １；反 表面活性剂加入水溶液中，改变了溶液的物理及化学性质 应温度大于 ９００℃； （如表面张力、电导、渗透压、浊度、光学性质等）。表面活 反应时间 ２－４ｈ ；锻 性剂在溶液中可能以两种状态存在： 一是把亲水基留在水中，亲 烧温度 ４００℃， 缎烧 ３ 油基伸向油相或空气，使得表面活性剂分子吸附在界面上，其 小时 结果是降低界面张力，形成定向排列单分子膜；二是让表面活 性剂的亲油基团相互靠在一起，以减少亲油基与水的接触面 参考文献 积，即形成了胶束。由于胶束的亲水基方向朝外，与水分子 ①张立德，牟 相互吸引，使表面活性剂稳定地溶于水中。 季美．纳米材料学 本 实 验 尝 试 使 用 几 种 不 同 的 表 面 活 性 剂 ， 如 聚 乙 二 醇 ［ Ｍ ］，辽 宁 科 技 出 ６０００、聚乙二醇 １０００， 版社，１９９４． １０ Ｎ， Ｎ 二甲基乙酸胺和 Ｏ Ｐ －１０等。其中表面活性剂 Ｏ Ｐ －１０ ②符晓荣，武 所得产品较好，该表面活性剂的加入量对其水溶液表面张力的 光明，宋志棠等．新 影响如图 ２所示。 型溶胶一凝胶法制备 由图 ２可见，加入少量表面活性剂对水溶液表面张力的改 纳米 Ｍ ｇ Ｏ 薄膜的研 变很大，但随着浓度的增加，水溶液的表面张力趋于恒定。综合 究［Ｊ ］ ．无机材料学 经济和加入效果，Ｏ Ｐ －１０合适的加入量为 ２％。 报，１９９９， １４ ２ ． ４ ． ３反应时间对产品收率的影响 当 ９５℃为反应温度，反应物配比（ ＣＯ （ Ｎ Ｈ ４）２／Ｍ ｇ Ｃ１２． ６Ｈ ２０， ｍ ｏｌ比） 为 ４： １， 氯化镁浓度为 １． ７ｍ ｏｌ／ｄｍ３ ，产品收率与 反应时间的关系如图 ３所示。 由图 ３可见，产品收率与反应时间基本成正比，即要增加 产率，就要延长反应时间。但随反应时间的延长，会使小粒子不
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均匀沉淀法制备纳米氧化镁的研究 李宪平 （湖南人文科技学院化学与材料科学系 湖南娄底 ４１７０００） 摘 要：纳米氧化镁是一种新型高功能精细无机材料，其应用范围较为广泛。 纳米氧化镁的制备方法主要有三类，即固相法、气相法和液相法。本文采用均匀沉淀法制备纳米氧化镁，分析制备过程中对其 性能影响的因素，为纳米氧化镁的生产工艺提供参考。 关键词：纳米氧化镁 制备 均匀沉淀法 因素 中图分类号： Ｔ Ｑ １１ 文献标识码：Ａ 氧化镁，化学式为 Ｍ ｇ Ｏ ，别名镁砂，镁氧，俗称苦土， 是一种白色立方晶体，晶体结构为 Ｎ ａＣｌ型，无毒无臭，密度为 ３． ５８－３． ９０ｇ ／ｃｍ ３，２８００℃下熔融，自然界中氧化镁以游离形态 方镁石矿存在，溶于酸和按盐，不溶于水和乙醇，能逐渐从空气 中吸收水分和二氧化碳。依据其物理化学性质 －－容重、化学活 性、吸附性能等可区分为轻质、次轻质、重质和活性氧化镁。氧 化镁是一种重要的无机化工产品，可广泛应用于耐火材料、建筑 材料、冶金工业、炼钢工业、橡胶工业、医药工业、油漆、造纸 工业、农业、化妆品工业等。 纳米氧化镁是一种新型高功能精细无机材料。由于其结构 的特殊性，决定了它具有不同于本体的电学、磁学、热学及 光学性能①。采用纳米氧化镁，不使用烧结助剂便可以实现低 温烧结，制成高致密度的细晶陶瓷，可望开发为高温、高腐 蚀气氛等苛刻条件下使用的尖端材料； 它可以作为氧化锆、氧化 铝、氧化铁等其它纳米粒子的烧结助剂和稳定剂而获得高质量 的纳米相陶瓷。另外，纳米氧化镁可作为油漆、纸张及化妆 品的填料，塑料和橡胶的添加剂和补强剂，脂肪的分解剂，医 药品的擦光剂，化学吸附剂，以及各种电子材料、催化剂、 超导体、耐火材料的辅助材料等。
１． ３液相法 液相法是目前广泛采用的制备纳米金属氧化物粉体的方法。 己用于制备纳米氧化镁的液相法有： 直接沉淀法、均匀沉淀法、 溶胶—凝胶法等。 １ ． ３ ． １直接沉淀法 直接沉淀法是在金属盐溶液中加入沉淀剂，使生成的沉淀 从溶液中析出，将阴离子从沉淀中除去，再经热分解制得纳米 氧化物。常见的沉淀剂有 Ｎ Ｈ ３．Ｈ ２０， Ｎ ａＯ Ｈ ， （ Ｎ Ｈ ４）２ＣＯ ３， Ｎ ａ２Ｃ０３、 （ Ｎ Ｈ ）４Ｃ２０４等。 １ ． ３ ． ２均匀沉淀法 均匀沉淀法制得的产品特点是粒度小、分布窄、团聚少， 常用的沉淀剂有六次甲基四胺和尿素等。 １． ３． ３溶胶—凝胶法 溶胶 －凝胶法（ 简称 Ｓ－Ｇ 法） 是以有机或无机盐为原料，在 有机介质（ 如乙醇等） 中进行水解、缩聚反应，使溶液经溶胶— 凝胶化过程得到凝胶，凝胶经干燥、锻烧得到产品。 除了以上的几种方法外，还有机配合物前驱体法、微乳液 法、水热合成法也可能合成纳米氧化镁粉体。 本研究采用均匀沉淀法制备纳米氧化镁。
１、纳米氧化镁的制备方法 纳米氧化镁材料的主要类型有纳米粉末、纳米薄膜、纳米 丝和纳米固体。目前，关于纳米氧化镁粉末的研究较多，氧 化镁纳米丝和纳米薄膜次之，其它方面的研究较少②。纳米氧 化镁粉体的制备有两种途径： 一是通过机械粉碎的方法将氧化镁 粉末进一步细化； 另一是通过物理化学方法，将原子或分子状态 的物质凝聚成所需要的颗粒。按反应物的形态，可以把纳米氧 化镁的制备方法分成三类，即固相法、气相法和液相法。 １． １固相法 １ ． １ ． １机械粉碎法 由固体物质直接制备纳米粉体材料的方法通常是机械粉碎 法，即通过机械力将氧化镁粉末进一步细化。但机械粉碎法难 以得到粒径小于 ｌ００ｎｍ 的纳米粒子，粉碎过程还易混入杂质， 且粒子形状难以控制，很难达到工业应用的要求。 １． １ ． ２固相化学反应法 近年来出现一种合成纳米氧化物的新方法 －－室温固相合成 法。此法克服了传统湿法存在的团聚问题，具有反应无需溶 剂，产率高，反应条件易控制等优点。 １． ２气相法 气相法分为物理气相沉积法（ ＰＶ Ｄ） 和化学气相沉积法（ ＣＶ Ｄ） 两种。物理气相沉积法是利用电弧、高频或等离子体高温热源 将氧化物加热使之气化，然后聚成粒子。化学气相沉积法是利 用挥发性金属化合物或金属单质蒸汽通过化学反应生成所需的化 合物。根据反应的类型，化学气相沉积法又可分为气相氧化 法、气相热解法、气相水解法等。
２、均匀沉淀法制备纳米氧化镁 ２ ． １实验原理与方法 均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液 中缓慢、均匀地释放出来。加入的沉淀剂不是立刻与被沉淀组 分发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在溶液中缓慢的析 出。在均匀沉淀过程中，由于构晶离子的过饱和度在整个溶液 中比较均匀，所得沉淀物的颗粒均匀而致密，便于洗涤过滤， 制得产品粒度小、分布窄、团聚少。 以尿素和氯化镁为原料制备纳米级的 Ｍ ｇ ０粉体实验涉及的 反应方程式如式（１－４） 所示。其中尿素的水解速率最小，是整 个反应的控制步骤。这使水解生成的氨气均匀的生成氢氧化镁 沉淀。因此生成的粒径较小且粒度分布较窄，这实际上归结为 对晶核生成速率和生长速率的影响。 ＣＯ （ ＮＨ２ ） ２ ＋３Ｈ ２Ｏ ＝ ＣＯ ２＋２Ｎ Ｈ ３ ． ２ Ｈ ２０ （ １ ） ＮＨ３ ． Ｈ ２０＝ Ｎ Ｈ ４＋＋Ｏ Ｈ － （ ２ ） Ｍ ｇ ２＋＋２０Ｈ －＝ Ｍ ｇ （ ＯＨ） ２ （ ３ ） Ｍｇ（ ＯＨ） ２ ＝ Ｍ ｇ Ｏ ＋Ｈ ２Ｏ （ ４ ） ２． ２主要实验药品及仪器 氯化镁（Ｍ ｇ Ｃ ｌ２． ６Ｈ ２０）、尿素（Ｃ Ｏ （Ｎ Ｈ ２）２）、聚乙 二醇辛基苯基醚、正丁醇（ＣＨ ３（ＣＨ ２）２ＣＨ ２０Ｈ ） 、 （９５％） 乙醇 （ＣＨ ３Ｃ Ｈ ２Ｏ Ｈ ）、Ｎ ， Ｎ 一二甲基乙酸胺（Ｃ Ｈ ３Ｃ Ｏ Ｎ （ Ｃ Ｈ ３） ２）、氢氧化钠（Ｎ ａＯ Ｈ ）、氨水（Ｎ Ｈ ３．Ｈ ２０）、聚乙二 醇 ６０００、油酸钠（Ｃ１８Ｈ １３Ｎ ａ０２ ） 数显恒温水浴锅、精密增力搅拌器、１０００℃箱式电阻炉、 微波干燥炉、电子恒温干燥箱、全自动 Ｘ 射线衍射仪、透射
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电子显微镜、红外光谱仪、热重分析仪、差热分析仪 ２． ３实验流程 图 １是均匀沉淀法制备纳米氧化镁粉体的试验流程。
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断消失，大粒子不断长大，直到小粒子完全消失，大粒子粒 径达到极大值一般把时间控制在 ５小时以内。所以，在保证样 品质量的条件下应尽量缩短反应时间。 ２． ４． ４反应物配比对产品收率的影响 在 ９５℃的反应温度，反应物配比（ ＣＯ （ Ｎ Ｈ ４）２／Ｍ ｇ Ｃ ＩＺ ． ６Ｈ ２０，ｍ ｏｌ比） 分别选取 ３， ３ ． ５ ， ４ ， ４ ． ５ ， ５，反应时间为 ３小时，氯化镁浓度为 １． ７ｍ ｏｌ／ ｄｍ ３，干燥温度 １００℃的实验条件下，反应物配比与产品收率 的关系图 ４所示。 由图 ４可见，配比在 ３－４． ５之间，产品收率上升速度较快， 图 １均匀沉淀法制备的纳米 Ｍ ｇ Ｏ 试验流程 反应物配比大于 ４ ． ５以后曲线相对趋于平缓，再进一步增加反 Ｆ ｉｇ１ Ｔ ｈ ｅ ｅｘｐｅｒｉ ｍｅｎｔ ｆｌｏｗｃｈ ａｒｔ ｏｆ ｎａｎｏｍｅｔｅｒ Ｍ ｇ Ｏ ｐｏｗｄｅｒ 应物配比对产率影响变化不大，所以，取适宜配比为 ４：１。 ｉｎ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈ ｏｄ ２． ４． ５尿素水解试验的影响 ２ ． ４实验结果与讨论 尿素作为沉淀剂，其分解速率是整个试验的控制步骤。本 ２． ４． １沉淀剂的选择的影响 实验研究了在 ９０℃和 ９５℃下，尿素的分解速率，如图 ５所示。 常用的碱性沉淀剂有氨水、氢氧化钠和尿素等，本实验选 由图 ５可知，在刚开始尿素分解时，溶液的 ｐＨ 值增加较 用上述三种碱性沉淀剂和 Ｍ ｇ Ｃ１２． ６ Ｈ ２０反应制备出 Ｍ ｇ （ Ｏ Ｈ ）２， 快，反应一段时间，ｐＨ 溶液的值趋于平缓。分解速率随温度 然后经过干燥，锻烧处理得到氧化镁粉体，实验结果如表 １所 升高而增大，９０℃时 示 。 ４小时ｐＨ 值才能趋于 恒定，而 ９５℃时 ２小 时就可达到恒定，所 以，较高的反应温度 能促进尿素分解。 ２． ５结论 ２．５．１以尿素为 沉淀剂，氯化镁为原 料，采用均匀沉淀法 可制备出分散性较 由表 １可知，用氢氧化钠作为沉淀剂易引入不易被除去的 好、平均颗粒平均粒 钠离子杂质，而且生成的氢氧化镁前驱体粘性很大，不易过 径约为 ２０ｎｍ 的立方 滤，工业化难以实现。氨水和尿素不易引入杂质，故多被采 相纳米 Ｍ ｇ ０粒子。 用，但氨水作为沉淀剂得到的前驱体颗粒分布不均，分布范围 ２．５．２用均匀沉 广，反应速度不易控制；而用 ＣＯ （ ＮＨ４ ） ２作沉淀剂得到的产品 淀法制备纳米 Ｍ ｇ ０的 团聚较轻。因此，本研究选用 Ｃ Ｏ （ Ｎ Ｈ ４）２作为沉淀剂。 工艺条件为：反应物 ２． ４． ２表面活性剂的选择和加入量的影响 配比在 ３ ： １— ５ ： １；反 表面活性剂加入水溶液中，改变了溶液的物理及化学性质 应温度大于 ９００℃； （如表面张力、电导、渗透压、浊度、光学性质等）。表面活 反应时间 ２－４ｈ ；锻 性剂在溶液中可能以两种状态存在： 一是把亲水基留在水中，亲 烧温度 ４００℃， 缎烧 ３ 油基伸向油相或空气，使得表面活性剂分子吸附在界面上，其 小时 结果是降低界面张力，形成定向排列单分子膜；二是让表面活 性剂的亲油基团相互靠在一起，以减少亲油基与水的接触面 参考文献 积，即形成了胶束。由于胶束的亲水基方向朝外，与水分子 ①张立德，牟 相互吸引，使表面活性剂稳定地溶于水中。 季美．纳米材料学 本 实 验 尝 试 使 用 几 种 不 同 的 表 面 活 性 剂 ， 如 聚 乙 二 醇 ［ Ｍ ］，辽 宁 科 技 出 ６０００、聚乙二醇 １０００， 版社，１９９４． １０ Ｎ， Ｎ 二甲基乙酸胺和 Ｏ Ｐ －１０等。其中表面活性剂 Ｏ Ｐ －１０ ②符晓荣，武 所得产品较好，该表面活性剂的加入量对其水溶液表面张力的 光明，宋志棠等．新 影响如图 ２所示。 型溶胶一凝胶法制备 由图 ２可见，加入少量表面活性剂对水溶液表面张力的改 纳米 Ｍ ｇ Ｏ 薄膜的研 变很大，但随着浓度的增加，水溶液的表面张力趋于恒定。综合 究［Ｊ ］ ．无机材料学 经济和加入效果，Ｏ Ｐ －１０合适的加入量为 ２％。 报，１９９９， １４ ２ ． ４ ． ３反应时间对产品收率的影响 当 ９５℃为反应温度，反应物配比（ ＣＯ （ Ｎ Ｈ ４）２／Ｍ ｇ Ｃ１２． ６Ｈ ２０， ｍ ｏｌ比） 为 ４： １， 氯化镁浓度为 １． ７ｍ ｏｌ／ｄｍ３ ，产品收率与 反应时间的关系如图 ３所示。 由图 ３可见，产品收率与反应时间基本成正比，即要增加 产率，就要延长反应时间。但随反应时间的延长，会使小粒子不
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