凝胶—燃烧合成法制备纳米MgO颗粒的研究

摘要

纳米MgO是一种重要的高功能精细无机材料，在化工、轻工、食品、医药、涂料、橡胶、电子等行业具有广阔的应用前景。我国具有丰富且品位好的镁矿物资源， MgO也是我国西部盐湖镁资源开发的重要产品之一。因此，为了充分利用我国的镁资源，进一步提高MgO的品位和扩大MgO的应用范围，开展纳米MgO材料制备技术的研究具有十分重要的意义。 本文将溶胶－凝胶湿化学法和燃烧合成技术结合起来，开展了凝胶－燃烧合成技术制备纳米MgO的研究。研究结果表明，柠檬酸对Mg2+离子的络合性强，易于制备凝胶，而尿素对Mg2+离子的络合性弱，不易凝胶化，且采用柠檬酸为燃料时制备的纳米MgO更细小；硝酸镁与柠檬酸的比例对燃烧合成反应有较大影响，当比例为2/1，燃烧合成反应能进行到底，燃烧剧烈，燃烧波推进速度快，合成产物颗粒最小，无团聚；前驱体溶液的pH值和水浴温度对凝胶的形成及燃烧产物有重大影响，当pH值为7时，水浴温度为80℃时，凝胶时间最短，制得干凝胶为有利于燃烧的多孔隙状态，且燃烧合成的MgO颗粒最小。 此外，本文还研究了点火温度和煅烧温度对合成产物的影响。研究表明，点火温度和煅烧温度对合成MgO颗粒的形貌、团聚程度有一定的影响。点火温度为500℃时，一次燃烧合成产物的颗粒大小适中，团聚程度轻；将合成产物在600℃下煅烧1小时能有效去除残留有机物，且MgO颗粒无明显长大。 在优化合成工艺的条件下，成功制备出了平均晶粒尺寸为10nm、比表面积为34.8234m2·g-1的高纯纳米MgO颗粒。所制备的纳米MgO颗粒表现出与块体MgO不同的红外特性，其A峰表现出明显的红移。因此，凝胶—燃烧合成法为制备纳米MgO颗粒提供了一条简单的新途径。