專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用脂肪胺溶劑熱法制備多孔氧化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種利用脂肪胺溶劑熱法制備多孔氧化鎂的方法，具體涉及到利用
十二胺作溶劑的溶劑熱法制備多孔氧化鎂的方法。
背景技術(shù)：
氧化鎂用途廣泛，是一種在催化、油漆、耐高溫材料、超導(dǎo)材料等領(lǐng)域的重要功能 材料。氧化鎂可作為吸附劑去除水中有毒金屬離子和污染性有機(jī)物，也可作為多相催化劑 和載體。 制備氧化鎂的方法很多，主要包括焙燒法，硬模板法、水熱法、醇熱法、回流法等。 傳統(tǒng)的制備方法是采用焙燒碳酸鎂或硝酸鎂過(guò)程，產(chǎn)生大量的C02、 C0和N0,，對(duì)大氣環(huán)境 造成了巨大的不利影響，而且所獲得的氧化鎂比表面積低。盡管近年來(lái)人們采用硬模板 (如介孔二氧化硅SBA-15、 SBA-16和KIT-6，介孔碳CMK-3和CMK_5，以及聚苯乙烯和聚甲 基丙烯酸甲酯微球等)方法先后成功地制備出多孔氧化鎂，但是該合成方法需要消耗大量 的硬模板，成本高，目標(biāo)產(chǎn)物的得率低，因此不適于其工業(yè)化生產(chǎn)。而且，所使用的鎂源一 般為硝酸鹽或價(jià)格昂貴的醇鹽，勢(shì)必造成環(huán)境污染和增加生產(chǎn)成本。除了上述焙燒法和 硬模板法外，溶膠-凝膠法也可用于制備多孔氧化鎂。例如，Portillo等(R.Portillo， et al.Langmuir， 1996， 12 :40-44)以價(jià)格昂貴的乙醇鎂為鎂源，調(diào)節(jié)溶液pH值并進(jìn)行回 流，經(jīng)焙燒后得到多孔氧化鎂。Gao等(C.Gao， et al. Crystal Growth & Design, 2008， 8 : 3785-3790)采用水熱法，通過(guò)調(diào)節(jié)MgCl2 *4H20和NaHC03的濃度和水熱溫度及水熱時(shí)間，所 得前驅(qū)物經(jīng)焙燒后轉(zhuǎn)化成具有花狀或片狀的介孔氧化鎂。最近，我們課題組采用以三嵌段 共聚物P123和聚乙二醇PEG為表面活性劑和以不規(guī)則無(wú)孔氧化鎂粒子為原料的水熱法成 功地合成出具有特定形貌的高比表面積(298m2/g)的氧化鎂納微米粒子(戴洪興等，中國(guó) 發(fā)明專(zhuān)利，ZL2006101144335 ;G. Wang， et al. Inorganic Chemistry, 47， 10 :4015-4022)。
十二胺是一種有機(jī)脂肪胺，可用作表面活性劑來(lái)制備釩氧化物納米管 (L. I. Vera-Robles and A. Campero， J. Phys. Chem. C，2008，112 :19930-19933)、硅納米 棒(A. T. Heitsch， et al. Nano Letters, 2009， 9 :3042-3047) 、 PbCl2納米粒子(K. Naoe， J. Phys. Chem. C2007,111， 16249-16254)和Nb基過(guò)渡金屬介孔分子篩Nb-TMS(D. M. Antonelli， et al. Inorganic Chemistry, 1996， 35 :3126-3136)。然而，迄今為止尚無(wú)利 用添加表面活性劑的脂肪胺(十二胺)溶劑熱法制備多孔氧化鎂的文獻(xiàn)和專(zhuān)利報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上所述焙燒法，硬模板法、水熱法、醇熱法、回流法所存 在的污染環(huán)境、原料昂貴、目標(biāo)產(chǎn)物得率低等缺點(diǎn)，而提出一種利用脂肪胺溶劑熱法制備多 孔氧化鎂的方法。 本發(fā)明采用聚乙二醇10000 (PEG 10000)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或三嵌 段共聚物(P123)表面活性劑輔助的十二胺溶劑熱法制備多孔氧化鎂，具體步驟如下
(1)將表面活性劑PEG 10000、CTAB或P123加入到十二胺溶劑中，表面活性劑的濃度控制在0. 42mol/L，在35t:水浴中攪拌至完全溶解，再加入不規(guī)則無(wú)孔氧化鎂粒子原料， 氧化鎂和表面活性劑的摩爾比為8 : 10，在35t:水浴中繼續(xù)攪拌lh。 (2)將上述溶液轉(zhuǎn)移到裝有50mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的自壓釜(體積填充度為 80% )中，在200-24(TC恒溫處理6h，取出后讓其自然冷卻到室溫。 (3)將所得混合物抽濾、用無(wú)水乙醇洗滌3-4次后，在相對(duì)濕度為35_40%的條件 下于室溫干燥。 (4)將所得白色粉末放入管式爐中，在空氣流(100mL/min)中以1°C /min的升溫 速率從室溫升至55(TC并在該溫度下保持3h，而后讓其自然冷卻至室溫，得到多孔氧化鎂 納微米粒子。 本發(fā)明所制得的多孔氧化鎂粒子適合于作催化劑和載體，也可作為耐熱材料、涂 料以及超導(dǎo)體的添加劑。 利用X射線衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)分別測(cè)定所得目標(biāo)產(chǎn)物的晶相 結(jié)構(gòu)、形貌，結(jié)果表明，采用本發(fā)明所述方法可以獲得六方片狀多孔氧化鎂納微米粒子。


圖1XRD譜圖，其中曲線(a) 、 (b)和(c)分別為實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3所 得氧化鎂樣品的XRD譜圖。 圖2為氧化鎂原料和所制得的多孔氧化鎂樣品的SEM照片，其中圖2(a)、2(b)、 2(c)和2(d)分別為氧化鎂原料的SEM照片、實(shí)施例1樣品、實(shí)施例2樣品和實(shí)施例3樣品 的SEM照片。 為進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面以實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，并給出附圖描述本發(fā)明所采用
一種表面活性劑輔助的十二胺溶劑熱法制備具有多孔結(jié)構(gòu)的氧化鎂納微米粒子。 具體實(shí)施例方式 實(shí)施例1 :取40mL十二胺，置于100mL的燒杯中，在磁力攪拌條件下加入5. 19g CTAB(即控制CTAB濃度為0. 42mol/L)，在35。C水浴中攪拌lh后加入不規(guī)則無(wú)孔氧化鎂原 料(即控制氧化鎂和CTAB的摩爾比為8 : 10)，在35t:水浴中繼續(xù)攪拌lh后，溶液轉(zhuǎn)移 至裝有體積為50mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的自壓釜中(體積填充度80% )，于24(TC恒溫處 理6h，取出后讓其自然冷卻至室溫，所得混合物經(jīng)抽濾和用無(wú)水乙醇洗滌3-4次后得到白 色粉末，在相對(duì)濕度為35-40%的條件下于室溫干燥。干燥后的粉末在管式爐中通入空氣 (100mL/min)以1°C /min的速率從室溫升至550°C ，并在該溫度下保持3h，即得到立方晶體 結(jié)構(gòu)的多孔氧化鎂納微米粒子。 實(shí)施例2 :取40mL十二胺，置于lOOmL的燒杯中，在磁力攪拌條件下加入0. 77g PEG 10000 (即控制PEG 10000濃度為0. 42mol/L)，在35。C水浴中攪拌lh后加入不規(guī)則無(wú) 孔氧化鎂原料(即控制氧化鎂和PEG 10000的摩爾比為8 : 10)，在35t:水浴中繼續(xù)攪拌 lh后，溶液轉(zhuǎn)移至裝有體積為50mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的自壓釜中(體積填充度80% )，在 24(TC保溫6h，取出后讓其自然冷卻至室溫，所得混合物經(jīng)抽濾和用無(wú)水乙醇洗滌3-4次后 得到白色粉末，在相對(duì)濕度為35-40%的條件下于室溫干燥。干燥后的粉末在管式爐中通入 空氣(100mL/min)以1°C /min的速率從室溫升至550°C ，并在該溫度下保持3h，即得到立方 晶體結(jié)構(gòu)的多孔氧化鎂納微米粒子。
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實(shí)施例3 :取40mL十二胺，置于lOOmL的燒杯中，在磁力攪拌條件下加入2. 3g P123(即控制P123濃度為0. 42mol/L)，在35t:水浴中攪拌lh后加入不規(guī)則無(wú)孔氧化鎂原 料(即控制氧化鎂和P123的摩爾比為8 : 10)，在35t:水浴中繼續(xù)攪拌lh后，溶液轉(zhuǎn)移到 裝有體積為50mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的自壓釜中(體積填充度80% )，在200°C恒溫處理6h， 取出后讓其自然冷卻至室溫，所得混合物經(jīng)抽濾和洗滌(用無(wú)水乙醇洗3-4次)后在相對(duì) 濕度為35-40%的條件下于室溫干燥，得到白色粉末。干燥后的白色粉末在管式爐中通入空 氣(100mL/min)以1°C /min的速率從室溫升至550°C ，并在該溫度下保持3h，即得到立方晶 體結(jié)構(gòu)的六方片狀多孔氧化鎂納微米粒子。
權(quán)利要求
一種利用脂肪胺溶劑熱法制備多孔氧化鎂的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將聚乙二醇10000(PEG 10000)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或三嵌段共聚物(P123)表面活性劑加入到十二胺溶劑中，表面活性劑的濃度控制在0.42mol/L，在35℃水浴中攪拌至完全溶解，再加入不規(guī)則無(wú)孔氧化鎂粒子原料，氧化鎂和表面活性劑的摩爾比為8∶10，在35℃水浴中繼續(xù)攪拌1h。(2)將上述溶液轉(zhuǎn)移到裝有50mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的體積填充度為80％的自壓釜中，在200-240℃恒溫處理6h，取出后讓其自然冷卻到室溫。(3)將所得混合物抽濾、用無(wú)水乙醇洗滌3-4次后，在相對(duì)濕度為35-40％的條件下于室溫干燥。(4)將所得白色粉末放入管式爐中，在空氣流100mL/min中以1℃/min的升溫速率從室溫升至550℃并在該溫度下保持3h，而后讓其自然冷卻至室溫，得到多孔氧化鎂納微米粒子。
2. 按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟(1)中加入聚乙二醇10000 (PEG 10000)或十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，得到立方晶體結(jié)構(gòu)的多孔氧化鎂納微米粒子。
3. 按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟(1)中加入三嵌段共聚物(P123)，得 到立方晶體結(jié)構(gòu)的六方片狀多孔氧化鎂納微米粒子。
全文摘要
本發(fā)明為一種借助脂肪胺溶劑熱法制備多孔氧化鎂的方法。本發(fā)明是以十二胺為溶劑，以聚乙二醇10000(PEG 10000)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或三嵌段共聚物(P123)為表面活性劑，以不規(guī)則無(wú)孔氧化鎂粒子為鎂源，在裝有聚四氟乙烯內(nèi)襯(體積為50mL)的自壓釜中(體積填充度80％)于200-240℃恒溫處理6h，經(jīng)抽濾、無(wú)水乙醇洗滌后，所得白色粉末在相對(duì)濕度為35-40％的條件下于室溫干燥，再在管式爐中通入空氣(100mL/mi n)以1℃/min的速率從室溫升至550℃并在該溫度下保持3h，即可制得六方晶體多孔氧化鎂納微米粒子。本發(fā)明所制得的多孔氧化鎂粒子適合于作催化劑和載體，也可作為耐熱材料、涂料以及超導(dǎo)體的添加劑。
文檔編號(hào)C01F5/02GK101734691SQ200910241869
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者何洪, 夏云生, 孟雪, 戴洪興, 袁靜, 趙振璇 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)