[发明专利]纳米棒阵列组装的大尺寸海胆球状三水碳酸镁和多孔氧化镁及其制备方法

说明书

本发明属于矿物加工技术领域，具体的涉及一种纳米棒阵列组装的大尺寸海胆球状三水碳酸镁和多孔氧化镁及其制备方法。大尺寸海胆球状三水碳酸镁和多孔氧化镁是由纳米棒阵列组装而成，大尺寸海胆球状三水碳酸镁和多孔氧化镁的直径均为60～150μm，纳米棒的直径为50～200nm，多孔氧化镁是由上述大尺寸海胆球状三水碳酸镁热解煅烧制得，多孔氧化镁具有多级孔结构，即同时含有微孔、介孔和大孔，比表面积为110～170m²/g。本发明反应条件温和，易于调控，三水碳酸镁和多孔氧化镁晶体具有三维复杂多级结构，颗粒尺寸大、形貌有序度高，多孔氧化镁同时具有大量微孔、介孔及大孔。

技术领域

本发明属于矿物加工技术领域，具体的涉及一种纳米棒阵列组装的大尺寸海胆球状三水碳酸镁和多孔氧化镁及其制备方法。

背景技术

三水碳酸镁作为一种典型的功能化碳酸镁产品，是以可溶性镁盐为原料通过水热反应法合成的晶体，目前合成的三水碳酸镁多为棒状晶须形貌，粒度为微米级。其晶须发育完整、缺陷少、强度高，可作为复合材料的填充物，用于塑料、橡胶、涂料等的增强和改性，性能优异。此外，由于三水碳酸镁晶体纯度高，在医药、化妆品、印刷、特殊冶金等行业有巨大应用价值。由于三水碳酸镁生产成本低，制备条件温和，三水碳酸镁巨大的潜在市场和应用前景，引起了国内外研究者的广泛兴趣。

近年来，为了拓宽三水碳酸镁晶体的用途，除棒状晶须形貌外，发明专利ZL201510625312.6以碳酸氢铵和氯化镁为原料，通过添加表面活性剂SDBS，制备得到束状三水碳酸镁晶体；发明专利ZL 201510682152.9通过添加适量天冬氨酸，调控反应时间，得到了放射状三水碳酸镁晶体，且产品颗粒尺寸扩展至微米级。可见，目前针对三水碳酸镁的调控制备仍侧重于初级简单晶须结构，通过控制水热反应条件，调控晶须粒径、长径比等；针对特殊形貌的三水碳酸镁，仅得到束状、放射状等棒状晶须的简单组装体，严重限制了三水碳酸镁的应用领域。同简单结构的微纳米材料相比，复杂多级结构材料是由限域在固定几何结构中的纳米颗粒组成，具有表面活性位点多，比表面积大，抗团聚强等特点，能容纳大量客体分子，具有多层次、多维度、多组分的耦合和协同效应。因此，开发复杂多级结构的三水碳酸镁产品，将极大拓宽其应用范围和产品附加值。海洋多糖资源丰富、价廉易得、结构多样，包括海藻酸盐、壳聚糖、卡拉胶、琼胶、透明质酸、岩藻聚糖硫酸酯等类别，具有优良的生物相容性、可降解性、安全性和特定的生物活性，在食品、医药、化工等领域应用较为广泛。然而，利用海洋多糖特定的结构特性和生物活性，调控制备复杂多级结构的三水碳酸镁和多孔氧化镁，未见相关报道。

由于三水碳酸镁纯度高、晶体发育规则、完整，是制备多孔氧化镁的优异前驱体。在热分解过程中，前驱体三水碳酸镁逐步分解，脱除二氧化碳和水，同时留下大量孔结构。通过对热分解过程调控，进而实现对氧化镁孔径分布的调控，而多孔氧化镁的形貌结构、颗粒尺寸则依托于前驱体三水碳酸镁。因此，通过热分解复杂多级结构的三水碳酸镁，可制备性能优异、用途更加广泛的复杂多级结构多孔氧化镁，更利于多孔氧化镁在吸附、催化、分离净化等领域的应用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种纳米棒阵列组装的大尺寸海胆球状三水碳酸镁和多孔氧化镁。所述的大尺寸海胆球状三水碳酸镁和多孔氧化镁由纳米棒阵列组装而成，多孔氧化镁同时含有大量微孔、介孔和大孔，提高了产品的附加值，本发明同时提供了其制备方法。

本发明所述的纳米棒阵列组装的大尺寸海胆球状三水碳酸镁和多孔氧化镁，所述大尺寸海胆球状三水碳酸镁和多孔氧化镁是由纳米棒阵列组装而成，大尺寸海胆球状三水碳酸镁和多孔氧化镁的直径均为60～150μm，纳米棒的直径为50～200nm，多孔氧化镁是由上述大尺寸海胆球状三水碳酸镁热解煅烧制得，多孔氧化镁具有多级孔结构，即同时含有大量微孔、介孔和大孔，比表面积为110～170m²/g。

本发明所述的纳米棒阵列组装的大尺寸海胆球状三水碳酸镁和多孔氧化镁的制备方法，由以下步骤组成：