專利名稱：氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種采用電弧放電法的氧 化鎂納米結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
納米氧化鎂是一種新型高功能精細(xì)無機材料。納米氧化鎂以其特有的力學(xué)，光學(xué)， 電學(xué)和熱學(xué)等特殊性能，而廣泛應(yīng)用于高級陶瓷材料、電氣絕緣材料、醫(yī)學(xué)和航空材料、化 妝品、香粉、油漆、橡膠填充劑、氣體吸附劑、催化劑載體等領(lǐng)域，有著廣闊的應(yīng)用前景和巨 大的經(jīng)濟潛力。例如納米結(jié)構(gòu)的氧化鎂具有高活性和高分散性，可以很容易跟高聚物和其 他材料復(fù)合，而該復(fù)合材料則具有很好的吸波性，同時力學(xué)性能也得以改善；納米氧化鎂還 具有抗菌性能；還有，納米級的氧化鎂材料，也具有吸附性能好的優(yōu)點，可作為吸附劑和催 化劑。而且近幾年來，研究者發(fā)現(xiàn)氧化鎂納米材料以其特有的力學(xué)和光電性能在微系統(tǒng)和 納系統(tǒng)的構(gòu)建、納米器件的制備和連接有著重大的應(yīng)用潛力。此外，納米氧化鎂形貌多種多 樣，如氧化鎂納米管、納米線、納米立方、納米帶、納米棒以及納米晶須等等。目前，納米氧化鎂制備研究有了很大進(jìn)展(Y. F. Hao, G. W. Meng, Y. Zhou, et al.Tuning thearchitecture of MgO nanostructures by chemical vapour transport and condensation. Nanotechnology 17 (2006) 5006-5012)，其主要制備方法有氣相沉積 法、金屬醇鹽水解法、溶膠凝膠法等。這些方法一般存在產(chǎn)率低、試驗周期長、形貌不可控等 缺點。電弧放電法作為一種有效制備方法，已經(jīng)在制備納米材料方面發(fā)揮了獨特的優(yōu)勢，尤 其是在制備碳納米管方面。本發(fā)明利用電弧放電法制備不同氧化鎂納米結(jié)構(gòu)。由此可以得 到純度高，產(chǎn)率大，形貌可控的納米氧化鎂材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的制備方 法。本發(fā)明采用電弧放電法(Arc discharging)通過控制氧氣含量來控制所制備氧化鎂納 米結(jié)構(gòu)的形貌，具有純度高、在不同制備條件下獲得的產(chǎn)物形貌較為單一以及產(chǎn)率大等優(yōu) 點。為納米氧化鎂更深層次的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)本發(fā)明方法為以填充有單質(zhì)鎂的石墨坩堝為陽極，并將其放置于充有緩沖氣體 和空氣的電弧室內(nèi)與陰極進(jìn)行電弧放電，即可制得氧化鎂納米結(jié)構(gòu)。所述的單質(zhì)鎂為鎂粉、鎂帶等。所述的緩沖氣體為氬氣、氦氣、氮氣的一種。所述的緩沖氣體的壓力為IOkPa 20kPa。所述的空氣的壓力為0. 5kPa 20kPa。所述的放電電壓范圍為30 80V，放電電流范圍是60 120A。所述氧化鎂納米結(jié)構(gòu)為納米線、四角狀納米結(jié)構(gòu)和納米立方體。
與現(xiàn)有技術(shù)相比。本發(fā)明的優(yōu)越性在于采用電弧放電法大量制備形貌可控的納 米氧化鎂，工藝簡單、試驗周期短，產(chǎn)率高，便于大規(guī)模推廣與應(yīng)用。


圖1為實施例一所制備的氧化鎂納米線的掃描電鏡(SEM)照片；圖2為實施例二所制備的氧化鎂納米立方體的掃描電鏡(SEM)照片；圖3為實施例三所制備的四角狀氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的掃描電鏡(SEM)照片；圖4為氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的X射線衍射(XRD)曲線示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例詳細(xì)說明，所有實施例都是在本發(fā)明技術(shù)方案為 前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下 述的實施例。實施例1將99. 5%的鎂粉放入石墨坩堝中作為陽極。然后將此陽極放置于電弧室與陰極 相對。電弧室先抽真空至50Pa左右，然后依次通入0. 5kPa空氣和20kPa氬氣。放電電流 為80 85A，放電電壓為40 45V，放電時間為10分鐘。所指得的產(chǎn)物為氧化鎂納米線， 形貌如圖1所示。實施例2將99. 5%的鎂帶剪碎放入石墨坩堝中作為陽極。然后將此陽極放置于電弧室與 陰極相對。電弧室先抽真空至50Pa左右，然后依次通IOkPa空氣和IOkPa氬氣。放電電流 為110 120A，放電電壓為75 80V，放電時間為4分鐘。所指得的產(chǎn)物為氧化鎂納米立 方體，形貌如圖2所示。實施例3將99. 5%的鎂粉放入石墨坩堝中作為陽極。然后將其放入電弧室內(nèi)與陰極相對。 電弧室先抽真空至50Pa左右，然后依次通入2kPa空氣和18kPa氦氣。放電電流為90 95A，放電電壓為45 50V，放電時間為5分鐘。所指得的產(chǎn)物為四角狀氧化鎂納米結(jié)構(gòu)，如 附圖三所示。實施例4將99. 5%的鎂帶剪碎后放入石墨坩堝中作為陽極。然后將其放入電弧室內(nèi)與陰極 相對。電弧室先抽真空至50Pa左右，然后依次通入IkPa空氣和20kPa氮氣。放電電流為 60 65A，放電電壓為30 35V，放電時間為8分鐘。所指得的產(chǎn)物為氧化鎂納米線。
權(quán)利要求
一種氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，以填充有單質(zhì)鎂的石墨坩堝為陽極，并將其放置于充有緩沖氣體和空氣的電弧室內(nèi)與陰極進(jìn)行電弧放電，即可制得氧化鎂納米結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述的單質(zhì)鎂為鎂 粉、鎂帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述的緩沖氣體為 氬氣、氦氣、氮氣的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述的緩沖氣體的 壓力為IOkPa 20kPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述的空氣的壓力 為 0. 5kPa 20kPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述的放電電壓范 圍為30 80V，放電電流范圍是60 120A。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述氧化鎂納米結(jié) 構(gòu)為納米線、四角狀納米結(jié)構(gòu)和納米立方體。
全文摘要
一種納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域的氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的制備方法。制備方法為以單質(zhì)鎂放入石墨坩堝中作為陽極，在充有緩沖氣體和空氣的電弧室內(nèi)與陰極發(fā)生電弧放電，通過改變空氣含量即可制得不同形貌的氧化鎂納米結(jié)構(gòu)。發(fā)明采用電弧放電法通過控制氧氣含量來控制所制備氧化鎂納米結(jié)構(gòu)的形貌，具有實驗周期短、純度高，形貌可控等優(yōu)點，在不同制備條件下獲得的產(chǎn)物形貌較為單一以及產(chǎn)率大等優(yōu)點。為納米氧化鎂更深層次的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
文檔編號B82B3/00GK101898774SQ20101025242
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者周鵬, 張亞非, 蘇言杰, 魏浩 申請人:上海交通大學(xué)