一種微等離子體海水制備納米氫氧化鎂的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種微等離子體海水制備納米氫氧化鎂的方法和裝置，具體步驟將將海水倒入微等離子體反應(yīng)器，加入NaOH調(diào)節(jié)溶液初始pH值到一定值；打開(kāi)氬氣瓶，調(diào)節(jié)流量計(jì)控制氣體流量，待氣流穩(wěn)定后開(kāi)啟直流高壓電源，當(dāng)電壓達(dá)到2500V左右時(shí)，氣體被擊穿，形成微等離子體；隨后立即調(diào)節(jié)電壓使微等離子體穩(wěn)定在一定電壓和電流水平，反應(yīng)正式開(kāi)始；放電處理5～20min，完成納米氫氧化鎂的制備。本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際要求完成納米氫氧化鎂的制備過(guò)程，簡(jiǎn)單、低成本、高效的制備出納米氫氧化鎂，具有潛在的發(fā)展前景。
【專利說(shuō)明】一種微等離子體海水制備納米氫氧化鎂的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及納米材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種微等離子體海水制備納米氫 氧化鎂的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 海水綜合利用技術(shù)迅速發(fā)展，將海水淡化與綜合利用相結(jié)合是未來(lái)海水利用的方 向。氫氧化鎂是一種重要的無(wú)機(jī)化合物，可廣泛應(yīng)用于塑料、樹(shù)脂等有機(jī)體的阻燃劑、含鉛 廢水處理、煙氣脫硫及醫(yī)藥等領(lǐng)域。納米級(jí)的氫氧化鎂由于具備了納米材料的特性，是近年 來(lái)阻燃劑的發(fā)展方向，具有阻燃、消煙、防滴、填充等多重功能，是一種環(huán)保型綠色阻燃劑， 市場(chǎng)前景更廣闊。目前，從海水制備納米氫氧化鎂的最基本方法就是直接沉淀法，往濃海水 里加堿，使氫氧化鎂沉淀，但此方法產(chǎn)品粒度大且分布寬、純度低、團(tuán)聚嚴(yán)重。因此，經(jīng)濟(jì)、高 效、高純度地從海水制備納米氫氧化鎂，除改進(jìn)現(xiàn)有的技術(shù)外，尚須發(fā)展新的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種微等離子體海水制備納米氫氧化鎂的方法和裝 置。該方法和裝置的優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)單、高效、消耗低的制備納米氫氧化鎂，具有潛在的發(fā)展前 旦 -5^ 〇
[0004] 本發(fā)明為達(dá)到以上目的，是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 提供一種微等離子體海水制備納米氫氧化鎂的方法，1)將海水倒入微等離子體反 應(yīng)器，加入NaOH調(diào)節(jié)溶液初始pH值到一定值；2)打開(kāi)氬氣瓶，調(diào)節(jié)流量計(jì)控制氣體流量， 待氣流穩(wěn)定后開(kāi)啟直流高壓電源，當(dāng)電壓達(dá)到2500V左右時(shí)，氣體被擊穿，形成微等離子 體；隨后立即調(diào)節(jié)電壓使微等離子體穩(wěn)定在一定電壓和電流水平，反應(yīng)正式開(kāi)始；放電處 理5?20min，完成納米氫氧化鎂的制備。
[0006] 提供一種微等離子體海水制備納米氫氧化鎂的裝置，包括微等離子體反應(yīng)器、給 微等離子體反應(yīng)器供電的直流高壓電源（1)和給微等離子體反應(yīng)器供氣的氬氣瓶（9);微 等離子體反應(yīng)器采用玻璃反應(yīng)器（5)，溶液攪拌采用磁力攪拌器（8)，陽(yáng)極主體為毛細(xì)不銹 鋼管（3)，氬氣從氬氣瓶經(jīng)過(guò)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)注入不銹鋼電極體內(nèi)直至反應(yīng)器中；不銹鋼 電極垂直置于反應(yīng)溶液上方，電極出氣端距離溶液表面2mm;陰極為細(xì)鎢棒（4);鎢棒通過(guò) 串聯(lián)鎮(zhèn)流電阻（2)與直流高壓電源的接地端連接；啟動(dòng)直流高壓電源后，不銹鋼電極與液 面之間產(chǎn)生微等離子體（6)，體系形成通路。
[0007] 本發(fā)明制備納米氫氧化鎂的原理：本發(fā)明以微等離子體做陰極，其與陽(yáng)極通過(guò)電 解介質(zhì)連接構(gòu)成微等離子體電化學(xué)體系，氣體擊穿產(chǎn)生微等離子體之后，微等離子體攜帶 的大量高能電子進(jìn)入反應(yīng)介質(zhì)，并發(fā)生如下反應(yīng)：
[0008] Mg2++20H -Mg(0H)2 I
[0009] 本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際要求完成納米氫氧化鎂的制備過(guò)程，簡(jiǎn)單、低成本、高效的制 備出納米氫氧化鎂。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為本發(fā)明方法的裝置示意圖。
[0011] 圖中：1直流高壓電源、2鎮(zhèn)流電阻、3不銹鋼管、4鎢棒、5玻璃反應(yīng)器、6微等離子 體、7磁力攪拌器、8玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)、9氬氣瓶。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 實(shí)施例
[0013] 如附圖1所示,微等離子體反應(yīng)器采用玻璃反應(yīng)器，高8. 5cm，內(nèi)徑5. 5cm。陽(yáng)極主 體為不銹鋼管，長(zhǎng)8cm，內(nèi)徑0. 7_。氬氣從氬氣瓶經(jīng)過(guò)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)注入不銹鋼電極體 內(nèi)直至反應(yīng)器中。不銹鋼電極垂直置于反應(yīng)溶液上方，電極出氣端距離溶液表面2mm。陰極 為鎢棒，長(zhǎng)15cm，直徑2mm。鎢棒通過(guò)串聯(lián)10k Ω鎮(zhèn)流電阻與直流高壓電源的接地端連接。 兩個(gè)電極保持3cm的距離。啟動(dòng)直流高壓電源后，不銹鋼電極與液面之間產(chǎn)生微等離子體， 體系形成通路。溶液攪拌采用數(shù)顯恒溫磁力攪拌器。
[0014] 取一定量海水和0. 5mol/LNa0H混合充分，取40mL溶液倒入反應(yīng)器，并加入乙二 醇。將氬氣通入不銹鋼針管內(nèi)，其流量通過(guò)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制在60mL/min。裝置連接完 畢之后，開(kāi)啟直流高壓電源，電壓到達(dá)2500V左右時(shí)，溶液與不銹鋼管之間的氣體被擊穿， 產(chǎn)生明亮的微等離子體，隨后立即調(diào)節(jié)電壓使放電穩(wěn)定運(yùn)行，納米氫氧化鎂制備開(kāi)始，反應(yīng) 20min。放電結(jié)束后，將沉淀產(chǎn)物離心分離過(guò)濾，并依此用乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，最后 置于60°C真空干燥箱干燥6h。對(duì)所得產(chǎn)物作純度、XRD及TEM分析。產(chǎn)物XRD圖，經(jīng)與 Mg (0H) 2標(biāo)準(zhǔn)圖比較，各峰強(qiáng)度與位置與標(biāo)準(zhǔn)衍射圖吻合，證明產(chǎn)物是Mg (0H) 2。TEM分析表 明產(chǎn)物具有規(guī)則的六方片狀結(jié)構(gòu)，粒度大小約60?200nm，分散性好，分布均勻。
【權(quán)利要求】
1. 一種微等離子體海水制備納米氫氧化鎂的方法，其特征在于該方法的步驟如下：將 海水倒入微等離子體反應(yīng)器，加入NaOH調(diào)節(jié)溶液初始pH值到一定值；打開(kāi)氬氣瓶，調(diào)節(jié)流 量計(jì)控制氣體流量，待氣流穩(wěn)定后開(kāi)啟直流高壓電源，當(dāng)電壓達(dá)到2500V左右時(shí)，氣體被擊 穿，形成微等離子體；隨后立即調(diào)節(jié)電壓使微等離子體穩(wěn)定在一定電壓和電流水平，反應(yīng)正 式開(kāi)始；放電處理5?20min，完成納米氫氧化鎂的制備。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的一種微等離子體海水制備納米氫氧化鎂的裝置，其特征 在于包括微等離子體反應(yīng)器、給微等離子體反應(yīng)器供電的直流高壓電源（1)和給微等離子 體反應(yīng)器供氣的氬氣瓶（9);微等離子體反應(yīng)器采用玻璃反應(yīng)器（5)，溶液攪拌采用磁力攪 拌器（8)，陽(yáng)極主體為毛細(xì)不銹鋼管（3)，氬氣從氬氣瓶經(jīng)過(guò)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)注入不銹鋼電 極體內(nèi)直至反應(yīng)器中；不銹鋼電極垂直置于反應(yīng)溶液上方，電極出氣端距離溶液表面2mm ; 陰極為細(xì)鎢棒（4);鎢棒通過(guò)串聯(lián)鎮(zhèn)流電阻（2)與直流高壓電源的接地端連接；啟動(dòng)直流高 壓電源后，不銹鋼電極與液面之間產(chǎn)生微等離子體（6)，體系形成通路。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK104118892SQ201410314174
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】杜長(zhǎng)明 申請(qǐng)人:中山大學(xué)