專利名稱：一種氫氧化鎂納米管的制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料的生產(chǎn)方法，具體地說(shuō)，涉及一種氫氧化鎂納米管的合成方法。
背景技術(shù)：
自1991年新型的準(zhǔn)一維材料碳納米管發(fā)現(xiàn)以來(lái)，納米管材料因具有獨(dú)特的微觀結(jié) 構(gòu)，以及由之而產(chǎn)生的奇特的電學(xué)、力學(xué)、磁學(xué)及化學(xué)性質(zhì)，引發(fā)了納米管材料合成 研究的熱潮。非碳無(wú)機(jī)納米管如過(guò)渡金屬硫族化合物(MSx, M=W, Mo， Nb, Ti; S=S,Se), BN， V205-x, NiC12等納米管相繼被成功合成，并在潤(rùn)滑、原子探針、催化、儲(chǔ)氫、 儲(chǔ)鋰等諸多方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景。氫氧化鎂作為一種重要的無(wú)機(jī)化工原料，廣泛 應(yīng)用于橡膠、塑料、油漆、涂料、化工等行業(yè)，以及食品醫(yī)藥、煙道脫硫等環(huán)保方面。 尤其是作為新興阻燃劑，活性氫氧化鎂是一種比有機(jī)阻燃劑和氫氧化鋁阻燃劑更為環(huán)保
的新世紀(jì)無(wú)機(jī)填充型阻燃劑，事實(shí)上，氫氧化鎂是目前公認(rèn)的具有阻燃、抑煙及填充三 重功能的優(yōu)秀阻燃劑。從阻燃劑市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)看，氫氧化鎂是其中最具有發(fā)展前景的 一類無(wú)鹵阻燃劑，近年來(lái)在歐洲、美國(guó)、日本等地區(qū)得到了迅速的發(fā)展。在東歐、中國(guó) 和亞洲，由于經(jīng)濟(jì)急速發(fā)展和防火安全標(biāo)準(zhǔn)的提高，氫氧化鎂阻燃劑市場(chǎng)也在迅猛發(fā)展。 無(wú)機(jī)阻燃劑納米化將增加阻燃添加劑與聚合物基體之間的接觸面積，增強(qiáng)添加劑與聚合 物界面的相互作用和親和性，改變無(wú)機(jī)物在基體中的相容性和分散均勻性，并且通?？?以降低用量，改善被阻燃材料的力學(xué)性能，提高阻燃效果。目前作為阻燃劑的氫氧化鎂 納米材料主要是納米顆粒和微米晶須，文獻(xiàn)中氫氧化鎂納米管的大規(guī)模制備和應(yīng)用的報(bào) 道非常少。CN1556034A公開(kāi)了一種氫氧化鎂納米管的合成方法，該路線從鎂鹽出發(fā)先 生成沉淀，反復(fù)洗至pH值為中性，再高溫水熱礦化處理，操作步驟較繁瑣，能耗大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目勢(shì)是提供了一種工藝簡(jiǎn)單、成本低，生產(chǎn)過(guò)程廢液較少、較為環(huán)保的， 適于工業(yè)化大量生產(chǎn)的氫氧化鎂納米管的制備方法。
3本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn) 一種氫氧化鎂納米管的制法，包括以下步驟
步驟1.在含有濃度為0.1-4.0mol/L的鎂離子的溶液中，加入鎂離子物質(zhì)的量0.2—3 倍的陰離子表面活性劑作為模板劑，混合均勻；
步驟2.在步驟1的溶液中加入濃度為1—12mol/L的堿的水溶液，堿的用量為每摩 爾鎂離子加堿1一2摩爾，將經(jīng)攪拌均勻的混合溶液轉(zhuǎn)移入到高壓釜中，在80 200'C溫 度下反應(yīng)4 72小時(shí)，反應(yīng)完全后冷卻至室溫；
步驟3.將步驟2反應(yīng)得到的氫氧化鎂納米管經(jīng)離心、洗滌和干燥，得氫氧化鎂納 米管。
上述的制法，步驟1所述的含有鎂離子的溶液優(yōu)選的是硝酸鎂或氯化鎂的水溶液。 上述的制法，步驟1所述的陰離子表面活性劑優(yōu)選的是十二烷基硫酸鈉、十二烷基 磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或樟腦磺酸鈉，或者它們?nèi)我獗壤幕旌衔铩?br> 上述的制法，步驟2所述的堿水溶液優(yōu)選的是氨水溶液或氫氧化鈉水溶液。 上述的制法，步驟3離心出的溶液回收后，可以直接加入鎂鹽重復(fù)使用2 3次。
本發(fā)明的有益效果在于
1、 利用廉價(jià)易得的表面活性劑為模板劑，在較低溫度下就可以制備氫氧化鎂納米管。
2、 本發(fā)明中的離心分離出氫氧化鎂納米管后的溶液可以多次使用，既節(jié)省了表面活性 劑的用量，又減少了廢液的排放。
3、 本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、適用于工業(yè)化大量生產(chǎn)、且成本低、基本沒(méi)有環(huán)境污染。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備的氫氧化鎂納米管X射線粉末衍射圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備的氫氧化鎂納米管TEM透射電鏡照片； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制備的氫氧化鎂納米管TEM透射電鏡照片。 圖4是本發(fā)明實(shí)施例5制備的氫氧化鎂納米管TEM透射電鏡照片。 圖5是本發(fā)明實(shí)施例6制備的氫氧化鎂納米管TEM透射電鏡照片。 圖6是本發(fā)明實(shí)施例8制備的氫氧化鎂納米管TEM透射電鏡照片。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。 實(shí)施例h
將O.Olmol硝酸鎂溶于20ml水中，然后加入20ml 1M的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS) 水溶液，室溫下攪拌30分鐘，然后緩慢滴加1.5ml 10M的氨水溶液，繼續(xù)攪拌10分鐘， 將上述配好的混合溶液轉(zhuǎn)移到不銹鋼高壓釜中，在120'C條件下處理48h，反應(yīng)完全后 冷卻至室溫，最后經(jīng)離心分離得到回收液(可再次使用)和沉淀物，沉淀物經(jīng)去離子水 洗滌和干燥，得到氫氧化鎂納米管。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為氫氧化鎂(見(jiàn)圖l)， TEM電鏡檢測(cè)產(chǎn)品形貌(見(jiàn)圖2)。
實(shí)施例2:
將0.08mol氯化鎂溶于20ml水中，然后加入16ml 1M的十二垸基硫酸鈉(SDS) 水溶液，室溫下攪拌30分鐘，然后緩慢滴加7mll2M的氫氧化鈉水溶液，繼續(xù)攪拌10 分鐘，將上述配好的混合溶液轉(zhuǎn)移到不銹鋼高壓釜中，在IIO'C條件下處理48h，反應(yīng) 完全后冷卻至室溫，最后經(jīng)離心、洗滌和干燥，得到氫氧化鎂納米管。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉 末衍射鑒定為氫氧化鎂，TEM電鏡檢測(cè)產(chǎn)品形貌(見(jiàn)圖3)。
實(shí)施例3:
將0.002mol氯化鎂溶于20ml水中，然后加入20ml 0.3M的十二烷基硫酸鈉(SDS) 水溶液，室溫下攪拌30分鐘，然后緩慢滴加4ml 1M的氨水溶液，繼續(xù)攪拌10分鐘， 將上述配好的混合溶液轉(zhuǎn)移到不銹鋼高壓釜中，在80'C條件下處理48h，反應(yīng)完全后冷 卻至室溫，最后經(jīng)離心、洗滌和干燥，得到氫氧化鎂納米管。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒 定為氫氧化鎂，TEM電鏡檢測(cè)產(chǎn)品形貌，其透射電鏡照片與例2相似。
實(shí)施例4:
將O.Olmol硝酸鎂溶于20ml水中，然后加入20ml 0.5M的十二烷基磺酸鈉的水溶 液，8(TC下攪拌30分鐘，然后緩慢滴加1.5mllOM的氨水溶液，繼續(xù)攪拌10分鐘，將 上述配好的混合溶液轉(zhuǎn)移到不銹鋼高壓釜中，在80。C條件下處理4h，反應(yīng)完全后冷卻 至室溫，最后經(jīng)離心分離得到回收液(可再次使用)和沉淀物，沉淀物經(jīng)去離子水洗滌 和干燥，得到氫氧化鎂納米管。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為氫氧化鎂，TEM電鏡檢測(cè)產(chǎn)品形貌，其透射電鏡照片與例2相似。 實(shí)施例5:
將0.01mol硝酸鎂溶于20ml水中，然后加入20ml 1M的樟腦磺酸鈉水溶液，室溫 下攪拌30分鐘，然后緩慢滴加1.5mllOM的氨水溶液，繼續(xù)攪拌10分鐘，將上述配好 的混合溶液轉(zhuǎn)移到不銹鋼高壓釜中，在200°C條件下處理72h,反應(yīng)完全后冷卻至室溫， 最后經(jīng)離心分離得到回收液(可再次使用)和沉淀物，沉淀物經(jīng)去離子水洗滌和干燥， 得到氫氧化鎂納米管。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為氫氧化鎂，TEM電鏡檢測(cè)產(chǎn)品形 貌(見(jiàn)圖4)。
實(shí)施例6:
將O.Olmol硝酸鎂溶于20ml水中，然后加入20ml含10 mmol十二烷基苯磺酸鈉 (SDBS)和10 mmol十二烷基硫酸鈉(SDS)的水溶液，80。C下攪拌30分鐘，然后緩 慢滴加1.5ml IOM的氨水溶液，繼續(xù)攪拌10分鐘，將上述配好的混合溶液轉(zhuǎn)移到不銹 鋼高壓釜中，在80。C條件下處理4h，反應(yīng)完全后冷卻至室溫，最后經(jīng)離心分離得到回 收液(可再次使用)和沉淀物，沉淀物經(jīng)去離子水洗滌和干燥，得到氫氧化鎂納米管。 產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為氫氧化鎂，TEM電鏡檢測(cè)產(chǎn)品形貌(見(jiàn)圖5)。
實(shí)施例7:
將0.01mol硝酸鎂溶于20ml水中，然后加入20ml含lOmmol樟腦磺酸鈉和lOmmol 十二烷基磺酸鈉的水溶液，80'C下攪拌30分鐘，然后緩慢滴加1.5mllOM的氨水溶液， 繼續(xù)攪拌10分鐘，將上述配好的混合溶液轉(zhuǎn)移到不銹鋼高壓釜中，在80。C條件下處理 4h，反應(yīng)完全后冷卻至室溫，最后經(jīng)離心分離得到回收液(可再次使用)和沉淀物，沉 淀物經(jīng)去離子水洗滌和千燥，得到氫氧化鎂納米管。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為氫氧 化鎂，TEM電鏡檢測(cè)產(chǎn)品形貌，其透射電鏡照片與例6相似。
實(shí)施例8:
將O.Olmol硝酸鎂溶于20ml實(shí)施例1的回收液中，室溫下攪拌30分鐘，然后緩慢 滴加1.5ml IOM的氨水溶液，繼續(xù)攪拌10分鐘，將上述配好的混合溶液轉(zhuǎn)移到不銹鋼高壓釜中，在120。C條件下處理48h，反應(yīng)完全后冷卻至室溫，最后經(jīng)離心、洗滌和干 燥，得到氫氧化鎂納米管。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為氫氧化鎂，TEM電鏡檢測(cè)產(chǎn) 品形貌(見(jiàn)圖6)。
實(shí)施例9:
將O.Olmol硝酸鎂溶于20ml實(shí)施例5的回收液中，室溫下攪拌30分鐘，然后緩慢 滴加1.5ml IOM的氨水溶液，繼續(xù)攪拌10分鐘，將上述配好的混合溶液轉(zhuǎn)移到不銹鋼 高壓釜中，在120。C條件下處理48h，反應(yīng)完全后冷卻至室溫，最后經(jīng)離心、洗滌和千 燥，得到氫氧化鎂納米管。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為氫氧化鎂，TEM電鏡檢測(cè)產(chǎn) 品形貌，其透射電鏡照片與例8相似。
權(quán)利要求
1.一種氫氧化鎂納米管的制法，其特征是它包括以下步驟步驟1.在含有濃度為0.1-4.0mol/L的鎂離子的溶液中，加入鎂離子物質(zhì)的量0.2-3倍的陰離子表面活性劑作為模板劑，混合均勻；步驟2.在步驟1的溶液中加入濃度為1-12mol/L的堿的水溶液，堿的用量為每摩爾鎂離子加堿1-2摩爾，將經(jīng)攪拌均勻的混合溶液轉(zhuǎn)移入到高壓釜中，在80～200℃溫度下反應(yīng)4～72小時(shí)，反應(yīng)完全后冷卻至室溫；步驟3.將步驟2反應(yīng)得到的氫氧化鎂納米管經(jīng)離心、洗滌和干燥，得氫氧化鎂納米管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氧化鎂納米管的制法，其特征是步驟1所述的含有鎂 離子的溶液是硝酸鎂或氯化鎂的水溶液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氧化鎂納米管的制法，其特征是步驟1所述的陰離子 表面活性劑是十二烷基硫酸鈉、十二垸基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或樟腦磺酸鈉或者 它們的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氧化鎂納米管的制法，其特征是步驟2所述的堿水溶液優(yōu)選的是氨水溶液或氫氧化鈉水溶液。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制法，其特征是步驟3離心出的溶液回收后，可以直接加入鎂鹽重復(fù)使用2 3次。
全文摘要
一種氫氧化鎂納米管的制法，它是在含有濃度為0.1-4.0mol/L的鎂離子的溶液中，加入鎂離子物質(zhì)的量0.2-3倍的陰離子表面活性劑作為模板劑，混合均勻，然后，在溶液中加入濃度為1-12mol/L的堿的水溶液，堿的用量為每摩爾鎂離子加堿1-2摩爾，將經(jīng)攪拌均勻的混合溶液轉(zhuǎn)移入到高壓釜中，在80～200℃溫度下反應(yīng)4～72小時(shí)，反應(yīng)完全后冷卻至室溫，最后，將反應(yīng)得到的氫氧化鎂納米管經(jīng)離心、洗滌和干燥，得氫氧化鎂納米管。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、適用于工業(yè)化大量生產(chǎn)且成本低。
文檔編號(hào)C01F5/20GK101555027SQ20091003133
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者丁維平, 到 周, 靜 徐, 琥 楊, 郭學(xué)鋒 申請(qǐng)人:南京大學(xué);南京頂峰塑料有限公司