[發(fā)明專利]一種機(jī)械球磨制備納米氫氧化鎂包裹四氧化三鐵復(fù)合材料的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810993655.1
• 申請(qǐng)日: 2018-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN109277149A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂香英;張哲;張嘯天;薛揚(yáng)揚(yáng);張淑靜;劉洋;劉雙雙;任曉冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B02C17/10
• 分類號(hào): B02C17/10;B02C17/08;B02C17/18;B01J20/04;B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本發(fā)明公開了一種機(jī)械球磨制備納米氫氧化鎂包裹四氧化三鐵復(fù)合材料的方法，屬于功能材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為：將10重量份的氧化鎂粉末和2.85～4.60重量份的四氧化三鐵粉末置于行星式球磨機(jī)的球磨罐中，再加入40～60重量份的室溫去離子水和500重量份的研磨球；用行星式球磨機(jī)以500r/min的轉(zhuǎn)速球磨1h，球磨期間每隔30min加入10～20重量份的室溫去離子水；取出球磨后得到的漿液并于120℃真空干燥至樣品恒重即得納米氫氧化鎂包裹四氧化三鐵復(fù)合材料。本發(fā)明制得的納米氫氧化鎂包裹四氧化三鐵復(fù)合材料穩(wěn)定性好、成本低廉且工藝簡(jiǎn)單，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)械球磨制備納米氫氧化鎂包裹四氧化三鐵復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)

納米氫氧化鎂作為一種重要的無機(jī)阻燃劑和水處理劑，在消防建材及環(huán)境污染治理等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，主要包括阻燃抑煙、酸性廢水處理、重金屬脫除、印染廢水脫色處理、廢水脫磷、脫銨和煙氣脫硫等方面。另外，納米氫氧化鎂對(duì)無機(jī)和有機(jī)污染物具有良好的吸附效果，是極具發(fā)展?jié)摿Φ木G色安全吸附劑。但作為污水處理劑和吸附劑，納米氫氧化鎂存在分離困難、回收率低等缺點(diǎn)。四氧化三鐵是重要的磁性材料，由于其獨(dú)特的物理性質(zhì)和出色的表面化學(xué)性質(zhì)而在材料領(lǐng)域中有諸多應(yīng)用。將磁性四氧化三鐵分散嵌入到納米氫氧化鎂中，賦予其磁性，可在外加磁場(chǎng)下顯著提高其回收率，是解決其難分離、回收率低這一問題的有效途徑。四氧化三鐵分散嵌入到納米氫氧化鎂中形成的復(fù)合物可稱為納米氫氧化鎂包裹四氧化三鐵復(fù)合物，簡(jiǎn)寫為Fe₃O₄@Mg(OH)₂。

此復(fù)合物可潛在應(yīng)用于物質(zhì)的吸附分離。一方面，利用納米氫氧化鎂優(yōu)異的吸附性能，可以針對(duì)重金屬離子（如鉻酸根離子）或有機(jī)物（如甲基橙）進(jìn)行吸附去除；另一方面，基于Fe₃O₄的磁分離，使得整個(gè)吸附分離的成本更經(jīng)濟(jì)高效，操作更簡(jiǎn)單快捷。Fe₃O₄@Mg(OH)₂復(fù)合物的傳統(tǒng)制備方法有共沉淀法和聲化學(xué)法等，共沉淀法是在磁性基質(zhì)顆粒存在下，鎂鹽溶液與共沉淀劑（如堿）發(fā)生共沉淀反應(yīng)，在磁性基質(zhì)顆粒表面生成Mg(OH)₂，形成Fe₃O₄@Mg(OH)₂復(fù)合物；聲化學(xué)法是首先通過聲化學(xué)方法合成Fe₃O₄納米顆粒，接著在超聲波作用下，在磁鐵礦核上合成氫氧化鎂殼，形成Fe₃O₄@Mg(OH)₂復(fù)合物。這些傳統(tǒng)方法存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)溫度高且產(chǎn)生大量污水等問題。因此，研發(fā)過程簡(jiǎn)便、環(huán)境友好的Fe₃O₄@Mg(OH)₂復(fù)合物的制備方法具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是以氧化鎂和四氧化三鐵為原料，提供了一種工藝簡(jiǎn)單、原料易得且成本低廉的機(jī)械球磨制備納米氫氧化鎂包裹四氧化三鐵復(fù)合材料的方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種機(jī)械球磨制備納米氫氧化鎂包裹四氧化三鐵復(fù)合材料的方法，其特征在于具體步驟為：

步驟S1：將10重量份的氧化鎂粉末和2.85～4.60重量份的四氧化三鐵粉末置于行星式球磨機(jī)的球磨罐中，再加入40～60重量份的室溫去離子水和500重量份的研磨球；

步驟S2：用行星式球磨機(jī)以500r/min的轉(zhuǎn)速球磨1h，球磨期間每隔30min加入10～20重量份的室溫去離子水；

步驟S3：取出球磨后得到的漿液并于120℃真空干燥至樣品恒重即得納米氫氧化鎂包裹四氧化三鐵復(fù)合材料。

本發(fā)明在球磨過程中，氧化鎂粉末、四氧化三鐵粉末與研磨球及研磨罐之間發(fā)生激烈碰撞，產(chǎn)生大量熱量使得氧化鎂與水反應(yīng)生成納米氫氧化鎂，并且將四氧化三鐵包裹。