氯離子型Mg-Al水滑石的制備及鎂鋁尖晶石的原位合成行為研究.pdf

1、鎂鋁尖晶石(MgAl2O4)具有熔點(diǎn)高、絕緣性好、熱膨脹系數(shù)小、抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)及硬度高等性質(zhì),被廣泛應(yīng)用在冶金、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、航天航空、軍事等領(lǐng)域。傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石的制備,大多采用氧化鎂(MgO)與氧化鋁(Al2O3)煅燒的方法合成。其煅燒溫度需要在高達(dá)1450～1600℃以上才能完成,而且合成的MgAl2O4的聚集再結(jié)晶能力弱,致密燒結(jié)比較困難,煅燒時(shí)間長(zhǎng)。這既增加了尖晶石材料的制備成本,也限制了其廣泛應(yīng)用,因而低溫條件下合成鎂鋁

2、尖晶石的探索對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。MgAl-LDH的結(jié)構(gòu)類似于水鎂石Mg(OH)2,其層板金屬離子類型與MgAl2O4相同且可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整,在一定焙燒溫度下可以轉(zhuǎn)化生成尖晶石型復(fù)合金屬氧化物。MgAl-LDH層板金屬離子Mg2+和Al3+可以實(shí)現(xiàn)同晶取代,且在水滑石每個(gè)結(jié)構(gòu)單元中,化學(xué)組成相同,并且LDH存在晶格定位效應(yīng),以其為前體的原位合成方法,能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)物金屬離子的高度分散和在分子水平的接觸,再加上重構(gòu)作用能提高反

3、應(yīng)物的活性,這些獨(dú)特的性質(zhì)使得以LDH為前體在溫和條件下合成組分可調(diào)、成分及結(jié)構(gòu)均勻的MgAl2O4成為可能。
　　 本文以氯化鎂、氯化鋁、氯化鈉和氫氧化鈉為原料,采用共沉淀法制備了鎂鋁水滑石并以其為前體通過低溫焙燒-插層重構(gòu)-原位合成鎂鋁尖晶石粉體。討論了原料中金屬離子摩爾配比、晶化溫度、晶化時(shí)間、重構(gòu)次數(shù)、前軀體焙燒溫度以及焙燒保溫時(shí)間等因素對(duì)產(chǎn)物晶形和結(jié)晶性能等方面的影響。利用上述合成路線不但能合成結(jié)晶性能和微觀結(jié)構(gòu)好的水

4、滑石產(chǎn)物,還能在較低溫度和較短時(shí)間內(nèi)合成具有一定形態(tài)的立方體晶系、晶面形態(tài)較為完整的鎂鋁尖晶石粉體。如鎂鋁摩爾比例為1:1.5條件下合成的水滑石前體在450℃甚至更低溫度下焙燒2h,出現(xiàn)了較弱并寬化的鎂鋁尖晶石衍射峰,通過低溫焙燒-插層重構(gòu)-原位合成路線,不但重構(gòu)合成了晶形好的水滑石,而且焙燒生成的鎂鋁尖晶石衍射峰會(huì)逐漸變強(qiáng)變窄；鎂鋁摩爾比例為1:1.5條件下合成的水滑石前體在850℃甚至750℃或650℃焙燒2h,生成了強(qiáng)衍射峰和半峰

5、寬較窄的鎂鋁尖晶石晶體,通過低溫焙燒-插層重構(gòu)-原位合成路線,不但能部分重構(gòu)合成水滑石,而且焙燒生成的鎂鋁尖晶石衍射峰將會(huì)逐漸變強(qiáng)變窄,晶形也逐漸變好。通過采用共沉淀法制備鎂鋁水滑石并以其為前體通過低溫焙燒-插層重構(gòu)-原位合成鎂鋁尖晶石粉體工藝路線,本文得到如下結(jié)論:在鎂鋁摩爾比例為1:1.5、晶化溫度為65℃、晶化時(shí)間為24h條件下合成的鎂鋁水滑石前體,在850℃焙燒溫度下焙燒2h,并將焙燒產(chǎn)物進(jìn)行4次焙燒重構(gòu)反應(yīng),可以合成具有一定的