熔鹽法制備氧化鎂及含鎂尖晶石粉體的研究.pdf

1、熔鹽合成法是近代發(fā)展起來(lái)的一種無(wú)機(jī)材料合成方法。它采用一種或幾種低熔點(diǎn)的鹽類作為反應(yīng)介質(zhì)，在高溫熔融鹽中完成合成反應(yīng)，然后采用合適的溶劑將鹽類溶解，經(jīng)過(guò)濾、洗滌得到合成產(chǎn)物。由于熔鹽合成法具有工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、合成溫度低、保溫時(shí)間短、合成產(chǎn)物的化學(xué)成分穩(wěn)定均勻等優(yōu)點(diǎn)，因而在合成高熔點(diǎn)氧化物粉體和電子陶瓷粉體及其它功能粉體材料等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
　　 本論文在LiCl熔鹽介質(zhì)中合成了氧化鎂粉體，研究了原料種類、反應(yīng)溫度和保溫時(shí)間、

2、熔鹽的相對(duì)含量對(duì)氧化鎂產(chǎn)物性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)：熔鹽介質(zhì)中，采用MgCl2、CaCO3原料合成氧化鎂粉體，Mg2+離子與Ca2+離子發(fā)生置換反應(yīng)，生成碳酸鎂等中間產(chǎn)物，其結(jié)晶程度比天然菱鎂礦高，分解反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)接近1，平均表觀活化能Ea=221.23kJ/mol；采用Mgcl2、CaCO3原料和Mgcl2、CaO原料制備的氧化鎂粉體，大小分布較均勻，主要由近似球狀形貌的顆粒組成，采用MgCl2-6H2O、CaCO3原料和MgCl2、M

3、gca（CO3）2原料制備的氧化鎂粉體形貌不一，大小分布不均勻，四種原料中，MgCl2·6H2O、CaCO3原料制備的氧化鎂活性相對(duì)較好；反應(yīng)溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)有利于氧化鎂晶體的生長(zhǎng)，氧化鎂產(chǎn)物晶胞體積變小，真密度增大，活性降低；增大LiCl的加入量有利于氧化鎂晶體的生長(zhǎng)，氧化鎂產(chǎn)物的結(jié)晶度增大，平均粒徑增大，活性降低。
　　 將熔鹽介質(zhì)中合成的氧化鎂水解，通過(guò)加入不同表面活性劑控制氫氧化鎂前驅(qū)體的形貌，從而制備不同形貌

4、的氧化鎂粉體，研究了不同形貌氧化鎂粉體對(duì)硅鋼坯體性能的影響，結(jié)果表明：MgCl2·6H2O、CaCO3、LiCl反應(yīng)體系熱處理后，經(jīng)PEG溶液浸泡得到纖維狀氫氧化鎂，經(jīng)EDTA-PEG溶液浸泡得到四面體形貌氫氧化鎂，纖維狀的氫氧化鎂分解得到鏈狀形貌氧化鎂，四面體形貌的氫氧化鎂分解為氧化鎂后仍保持四面體形貌；MgCl2、CaCO3、LiCI反應(yīng)體系熱處理后，經(jīng)PEG溶液浸泡得到纖維狀氫氧化鎂，經(jīng)EDTA-PEG溶液浸泡，得到片狀形貌氫氧化

5、鎂，纖維狀的氫氧化鎂分解得到多孔棒狀形貌氧化鎂，片狀形貌氫氧化鎂分解為氧化鎂后仍保持片狀形貌。分別將四種不同形貌的氧化鎂粉體噴涂于硅鋼坯體表面，經(jīng)退火處理后，通過(guò)對(duì)硅鋼坯體涂層的顯微結(jié)構(gòu)和硅鋼坯體磁性性能檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，多孔棒狀形貌氧化鎂噴涂的硅鋼坯體質(zhì)量較好，四面體形貌氧化鎂噴涂的硅鋼坯體質(zhì)量較差。
　　 以熔鹽法制備氧化鎂為基礎(chǔ)，在熔鹽介質(zhì)中合成了鎂鉻尖晶石和鎂鋁尖晶石，研究了原料和熔鹽種類、反應(yīng)溫度和保溫時(shí)間對(duì)鎂鉻尖晶石和鎂鋁尖

6、晶石形成與生長(zhǎng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)：原料和熔鹽種類對(duì)鎂鉻尖晶石形成與生長(zhǎng)影響顯著，選用NaCl-KCl復(fù)合熔鹽作為反應(yīng)介質(zhì)，分別采用MgCl2、MgCl2·6H2O和CaCO3原料替代MgO原料與Cr2O3反應(yīng)，所合成的鎂鉻尖晶石晶體發(fā)育良好；反應(yīng)溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)有利于鎂鉻尖晶石晶體的生長(zhǎng)，鎂鉻尖晶石產(chǎn)物結(jié)晶程度增大，真密度增大，平均粒徑增大。鎂鋁尖晶石產(chǎn)物的形貌則與氧化鋁的形貌有關(guān)，熔鹽種類對(duì)鎂鋁尖晶石產(chǎn)物的影響主要通過(guò)反應(yīng)物在

7、不同熔鹽介質(zhì)中溶解度的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)；反應(yīng)溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)有利于鎂鋁尖晶石晶體的生長(zhǎng)，鎂鋁尖晶石產(chǎn)物結(jié)晶程度增大，真密度增大，平均粒徑變大。
　　 與NaCl和Na2CO3單一熔鹽相比，NaCl-KCl復(fù)合熔鹽更有利于鎂鉻尖晶石和鎂鋁尖晶石晶體的形成與生長(zhǎng)。NaCl-KCI復(fù)合熔鹽介質(zhì)中合成鎂鉻尖晶石和鎂鋁尖晶石，“模板生長(zhǎng)”機(jī)理和“溶解-析出”機(jī)理同時(shí)并存，然而在合成鎂鉻尖晶石晶體過(guò)程中“溶解-析出”機(jī)理占主導(dǎo)地位，合成