氧化鎂具有較好的化學(xué)惰性、耐熱性、絕緣性和導(dǎo)熱性，其中比較突出的是良好的抗高溫氧化性能、適中的堿性、存在氧空位和單電子而產(chǎn)生的親電子性等等。在不同形貌的氧化鎂顆粒中，球形顆粒形貌規(guī)則，具有均一性、較大的比表面積及良好的球形度，可大大提高制品的吸附、導(dǎo)熱及催化性能，因此球形氧化鎂在很多方面都有著十分有效的應(yīng)用，主要有以下方面：

1、作為固相萃取吸附劑，它對多環(huán)芳烴的分離具有獨特的選擇性和優(yōu)良的保留性能；

2、作為水處理劑，它是去除飲用水中Pb和Cd的理想吸附劑；

3、作為催化劑，在合成查爾酮的反應(yīng)中，它可重復(fù)使用多達3個連續(xù)循環(huán)不顯著降低性能；

4、在含酚廢水處理過程中使用，可以提高臭氧氧化能力，提高苯酚降解率，降低廢水處理成本；

5、在導(dǎo)熱材料中，球形氧化鎂具有更高的填充密度，與PVC的復(fù)合可獲得更高的導(dǎo)熱系數(shù)。

球形氧化鎂的制備已經(jīng)成為熱點之一，目前球形氧化鎂的制備方法主要有水熱法、氣溶膠輔助法、沉淀法、碳化法、氨法、噴霧干燥法和等離子體法。

接下來讓我們盤點一下各種制備方法：

一、水熱法

水熱法是以水為介質(zhì)，在高溫、高壓、封閉的條件下進行反應(yīng)，制備出一種新型的氧化鎂先驅(qū)物，然后在高溫下進行焙燒，獲得球形氧化鎂粉末。國內(nèi)學(xué)者利用氯化鎂與尿素，通過水熱法制備出氧化鎂多孔微球，用于煙氣中去除揮發(fā)性碘。也有學(xué)者用水熱法合成出花朵狀MgO微球，展現(xiàn)出優(yōu)秀的化學(xué)和物理性能，在CSC反應(yīng)中具有優(yōu)秀的多相催化作用，可用于合成查爾酮。此外也有團隊用水熱法成功制備出對氟化物具有優(yōu)異吸附性能的空心MgO微球。

水熱法工藝流程圖

二、氣溶膠輔助法

氣溶膠輔助法是將原料溶液在以N₂為載氣和加熱方式的輔助下，反應(yīng)形成溶膠，隨后進行熱解并且聚集生成球形前驅(qū)體顆粒，煅燒生成球形產(chǎn)品。國內(nèi)學(xué)者利用MgCl₂·6H₂O和CN₂H₄O為原料，通過此法制得平均孔徑為34nm的球形產(chǎn)物，此產(chǎn)物對有機染料剛果紅的吸附速率較快。此外也有研究人員利用氣溶膠輔助法成功制備球形氧化鎂產(chǎn)品。

左：氣溶膠輔助法工藝流程圖右：球形氧化鎂的SEM圖

三、沉淀法、溶膠凝膠法

沉淀法是將沉淀劑加入金屬鹽溶液中，使其在溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，緩慢釋放結(jié)晶粒子，形成均勻沉淀的制備方法。國內(nèi)學(xué)者將含有三聚磷酸鈉的K₂CO₃溶液和Mg(NO₃)₂溶液混合加入晶種溶液并陳化處理，再經(jīng)高溫下焙燒制備出平均粒徑為10.0μm的均勻球形氧化鎂。另一團隊利用氯化鎂等原料，采用類似方法制備了球形氧化鎂粉末。此外，也有學(xué)者分別以硝酸鎂為鎂源，用不同添加劑或催化劑合成平均粒徑小于20nm的球狀氧化鎂，具有普遍的抗細菌潛力，類似方法也已成功制備出良好催化活性的鳥巢狀氧化鎂球形產(chǎn)品。

在沉淀過程中，可以通過控制沉降速度，限制過飽和度在一個合適的范圍內(nèi)，從而控制顆粒生長速度，使得到的沉淀顆粒的尺寸在膠體粒子的范圍內(nèi)，那么這種制備方法就被稱為溶膠凝膠法。國內(nèi)學(xué)者以Mg(NO₃)₂·6H₂O、NH₄HCO₃為原料，通過溶膠凝膠法成功制備了10nm多孔氧化鎂微球。

左：沉淀法工藝流程圖右：球形氧化鎂的SEM圖

四、碳化法

碳化法是將二氧化碳導(dǎo)入消化液中，經(jīng)過碳化作用，將雜質(zhì)析出，通過抽濾、洗滌、干燥得到堿式碳酸鎂，再進一步煅燒得到球形氧化鎂產(chǎn)品。已有研究人員利用碳化法，制得質(zhì)量分數(shù)為99.51%的高純球形氧化鎂，其粒徑分散均勻，平均尺寸為9μm。此外，也有學(xué)者以煅燒菱鎂礦為原料，在機械力反應(yīng)器中直接碳化法制備了平均粒徑為10~40μm葉狀納米片結(jié)構(gòu)的MgO微球。

左：碳化法工藝流程圖右：煅燒后的氧化鎂粉體的SEM形貌

五、氨法

氨法制備是通過將鎂鹽和氨水在靜態(tài)揮發(fā)實驗中制得前驅(qū)體，經(jīng)NaOH洗滌以得到高純前驅(qū)體，再經(jīng)煅燒得到球形氧化鎂產(chǎn)品。國內(nèi)學(xué)者以硫酸鎂和氨水為原料，成功制得具有較高活性、單體分散性較好、顆粒均勻且粒徑為7~8μm左右的球形氧化鎂。另一團隊則利用氨法研究了聚乙烯吡咯烷酮對氫氧化鎂的形貌控制效果，煅燒后得到平均粒徑為4.53μm的球形氧化鎂。類似的方法也已成功制備花狀多孔氧化鎂微球，所得的MgO粉末在剛果紅水溶液中良好的吸附性能。

左：氨法工藝流程圖右：氨法制得的球形氧化鎂的SEM圖

六、噴霧干燥法

噴霧干燥是一種通過高壓氣體將溶液分散成霧狀液滴，并通過熱空氣干燥來制備粉末的方法。研究人員以以硝酸鎂、醋酸鎂或硝酸鎂和醋酸鎂兩者配制的溶液為鎂源，采用圖噴霧干燥設(shè)備制備中空球形鎂鹽，然后通過煅燒制備中空氧化鎂，制備的中空球形氧化鎂的粉體直徑大小為1~2μm。，其可用于吸附廢水中的重金屬。

噴霧干燥法裝置圖及產(chǎn)物的SEM圖

七、等離子體法

等離子體法是通過載氣將粉體送入高溫等離子體中，使其迅速吸收熱量，并受到表面張力的影響，球的表面（或整個）融化并凝固為球狀的液體，在進入冷卻室后，突然降溫使其凝固，得到球狀的粉體。研究人員利用此制備方法及設(shè)備制得氧化鎂粉末，得到平均粒徑5~40μm球形氧化鎂產(chǎn)品。該方法通過等離子體束的高溫瞬時熔化，解決了熱值不足、難以瞬時熔化的問題，降低了成本，粒徑范圍可控，可快速批量生產(chǎn)球形氧化鎂粉，且制備的球形氧化鎂不僅能吸附污水中的重金屬離子，還能殺死水中的微生物，不會對環(huán)境造成二次污染

等離子體法裝置圖及產(chǎn)物的SEM圖

結(jié)語

綜上所述，可以把各種制備方法整理出以下表格：

球形氧化鎂制備方法和產(chǎn)品性質(zhì)各有特色，但目前制備工藝尚未成熟，如水熱法和氣溶膠輔助法對設(shè)備要求較高，沉淀法制得的樣品分散度低且顆粒易團聚，碳化法制得的樣品球形度不佳，氨法制備的產(chǎn)物除雜較為繁瑣，等離子體法和噴霧干燥法能源需求較高。因此對于球形氧化鎂產(chǎn)品，研究人員仍需要從產(chǎn)品的球形率、粒度、純度、分散性和孔隙率方面進一步研究，使制備方法和產(chǎn)品性能等方面逐步向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。

參考文獻:

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3、柴政澤，葉俊偉等.氣溶膠輔助法合成球形氧化鎂及其吸附性能研究[J].無機鹽工業(yè)，2020

4、劉佳樂,劉紅宇等.球形氧化鎂的制備方法綜述[J].遼寧化工,2023

粉體圈Alex

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