CN116514149B

CN116514149B - 一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法

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Publication number: CN116514149B
Application number: CN202310550046.XA
Authority: CN
Inventors: 骆碧君; 武海虹; 王涛; 路绍琰; 张辉; 高书宝; 张琦; 王玉琪; 黄西平
Original assignee: Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization MNR
Current assignee: Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization MNR
Priority date: 2023-05-16
Filing date: 2023-05-16
Publication date: 2025-02-07
Anticipated expiration: 2043-05-16
Also published as: CN116514149A

Abstract

本发明公开了一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法，属于无机功能晶体材料制备技术领域。花球状氢氧化镁的制备方法，包括以下步骤：将氧化镁和可溶性晶型塑造剂溶液混合后制浆，得到原料浆料，对原料浆料进行水热合成反应后固液分离，固相即为所述花球状氢氧化镁。本发明以氧化镁为原料，在反应体系中添加可溶性晶型塑造剂后通过一步水热合成方法合成了形貌规整的花球状氢氧化镁产品，可用作无机阻燃剂、贵金属/重金属离子吸附剂以及脱色剂等。

Description

一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法

技术领域

本发明涉及功能晶体材料制备技术领域，特别是涉及一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法。

背景技术

氢氧化镁(Mg(OH)₂)具有原料来源广泛、无毒、抗菌和热稳定性高等优点，作为一种结晶产品，其晶型多种多样，主要包括针状、片状、棒状和花球状等晶体形貌，在多种高端材料生产制备过程中起到了重要的作用，可作为阻燃剂、重金属沉淀剂、酸性废水中和剂、抗菌剂、化学传感器及药物生产的原料等使用。与其他几种晶体形貌的氢氧化镁相比，花球状氢氧化镁具有更大的比表面积来提高贵金属/重金属的吸附能力，以及更高的分解温度用作高分子阻燃剂，因此，近年来其合成机理与方法受到越来越多的关注与日益增加的重视。

目前已有花球状氢氧化镁的合成方法主要为以可溶性盐为原料的沉淀法，如发明专利CN201310698274.8、发明专利CN201611112000.6和发明专利CN202111152371.8等。发明专利CN201310698274.8用一定浓度镁盐水溶液与一定浓度的碱溶液，伴随添加有机辅助溶剂，在一定搅拌速度下进行沉淀反应后再完成陈化反应，产品分离洗涤干燥后为轻质、高比表面积、花球型纳米氢氧化镁，但其反应过程为“沉淀-陈化”的两步的间歇反应，整体反应时间较长(沉淀反应搅拌时间5～48h、优选10～24h；陈化时间1～8h、优选2～6h)，反应完成后废液为含有有机辅助溶剂的盐溶液，无法作为下一阶段的原料进行重复使用，若将其放大至工业规模，大量母液需要进行妥善处理才能排放处置，否则将造成环境问题。发明专利CN201611112000.6使用氯化镁溶液和氨水在80～100℃的温度下进行沉淀反应，反应产物为形貌规则的花瓣状氢氧化镁产品，但由于其核心反应为氨沉淀法，副产废液含有较高的氨盐化合物，排放会造成环境问题，且由于氨水的挥发性会产生刺激性气味，在规模化生产过程中易对大气造成氨污染问题，对生命与财产安全造成影响。发明专利CN202111152371.8利用氨水的挥发特性，将分别装有高钠镁比硫酸钠工业废水和氨水的敞口容器共同静置于密封反应器中，在12～48h时间内，氨气自氨水容器中挥发后进入高钠镁比硫酸钠工业废水容器中溶解并进行反应，产出形貌为花球状的氢氧化镁，但该反应仍为以氨为沉淀剂的沉淀反应，存在与发明专利CN201611112000.6同类的问题；且整个过程需要在完全密闭环境下完成挥发、溶解、沉淀，均为自发反应，反应时间较长，过程条件无法得到有效控制，不易实现工业化。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术以沉淀法为主，沉淀剂为碱液或氨，部分技术需要添加有机辅助溶剂对产品形貌进行调节，因此会副产大量含低值无机盐或无机盐与有机溶剂混合的废水，规模化生产条件下需要进行有效处置，避免其直接排放对环境造成影响。

(2)现有技术所需时间较长，为保证产品质量，常采用在一定温度下进行“沉淀-陈化”两步间歇过程，生产周期较长，规模化生产条件下生产效率有待提高。

(3)现有技术采用的沉淀为自发反应，虽具有简单易行的优点，但亦具有产品纯度与晶体发育完整度相对较低，晶体颗粒分布相对不均，晶型不易控制等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。本发明针对现有花球状氢氧化镁制备过程存在的含盐母液副产量大、生产周期长、产业化放大无法实现连续生产等缺陷和不足，提供了一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁制备方法。相对于沉淀法，本发明采用的水热法提供了能量供给和反应工艺参数稳定的结晶环境，较高的反应温度有利于克服能量势垒，可使用更为便宜的原料制取价值较高、形貌特殊的结晶产品，产出产品晶体具有晶粒发育更完整、粒度分布更均匀、颗粒团聚程度更低等优点，便于规模化生产；此外，与传统沉淀工艺中反应完成，母液多为低值无机盐溶液不同，本发明中利用氧化镁固体原料在水热条件下通过水合反应转化为氢氧化镁产品，添加的可溶性晶型塑造剂作为形貌转化催化剂，其在母液中电离产生的阴阳离子，在水合过程中起到改变晶核表面特性、影响晶粒生长方向、诱导晶粒有序自组装的作用，促使氧化镁水合生长成为花球状氢氧化镁，水热反应完成且固液分离后，可溶性晶型塑造剂存在于母液中，可实现完全回用，在节约大量水资源的同时，减少了含盐废液排放对环境的影响，降低处理成本，提高产品的经济效益。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的技术方案之一：一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法，包括以下步骤：将氧化镁和可溶性晶型塑造剂溶液混合后加入匀浆机中制浆，得到原料浆料，对原料浆料进行水热合成反应(带搅拌的水热反应釜)，反应结束后进行固液分离，固相用洗涤液(去离子水)洗涤后高温干燥，得到所述花球状氢氧化镁。

氧化镁水热合成制备花球状氢氧化镁的机理方程式如下：

MgO+H₂O→Mg(OH)₂

在氧化镁水热合成制备花球状氢氧化镁的过程中，反应体系中的可溶性晶型塑造剂电离产生的阴阳离子在水热合成过程中起到了改变晶核表面特性、影响晶粒生长方向、诱导晶粒有序自组装的作用，在水热合成条件下，促进氢氧化镁晶向球状晶型的生长与自组装。

水热合成反应完成后，氧化镁水合成为晶型为花球状的氢氧化镁晶体，添加的可溶性晶型塑造剂仍以原有形态存在于体系中，经固液分离后，固相产品通过洗涤干燥成为花球状氢氧化镁产品，液相母液为含有可溶性晶型塑造剂的溶液，可作为原料“可溶性晶型塑造剂溶液”回用于本发明方法中第一步制浆环节中。

进一步地，所述氧化镁为纯度为75～99％的工业氧化镁。

进一步地，所述可溶性晶型塑造剂溶液为氯化镁溶液或硫酸镁溶液。

进一步地，所述氯化镁溶液和硫酸镁溶液的浓度均为0.3～3mol/L。

进一步地，所述氯化镁溶液和硫酸镁溶液的浓度均为0.5～2mol/L。

进一步地，所述原料浆料的固含量为5～12％(固体质量/浆料总体积)。

更进一步地，所述原料浆料的固含量为6～10％。

进一步地，所述水热合成反应的温度为120～180℃，时间为2～8h，搅拌转速为120～600r/min。

进一步地，所述水热合成反应的温度为140～160℃，时间为4～6h，搅拌转速为120～600r/min。

更进一步地，所述洗涤液与固相的质量比为(3～5):1。

更进一步地，所述洗涤的次数为3～5次。

更进一步地，所述高温干燥的温度为80～120℃，时间为48～72h。

本发明的技术方案之二：一种上述制备方法制备的花球状氢氧化镁。

本发明的技术方案之三：一种上述花球状氢氧化镁在阻燃剂、重金属沉淀剂、脱色剂中的应用。

本发明具体的工艺过程的作用如下：

(1)在工艺初始，将氧化镁加入含有可溶性晶型塑造剂溶液中后放入匀浆机进行制浆，得到一定固含量的原料浆料，在此过程中，原料氧化镁固体颗粒中大颗粒或团聚结块的颗粒被打散为粒径均一的小颗粒，在含有可溶性晶型塑造剂的溶液中均匀分散，形成流动性较好的原料料浆，此过程有助于提升物料体系在水热过程中热量与质量的均匀分布程度，提高水热反应效率；此外，在进行水热反应前，未经处理原料进行水热得到的产品，与经制浆处理后原料进行水热得到的产品之间进行粒径分布对比，其表征粒径分布均匀性的SD值(即方差值，方差值越小证明数据系列的分布越均匀)分别为1.157～1.459和0.480～0.808，表明水热过程中固体原料的粒径均匀性与水热产品粒径均匀性呈正相关，因此在后续固液分离过程中，可有效减少母液夹带、提高产品洗涤效率(降低洗涤次数或减少洗涤用水量)并减少洗涤水的排污量，因此，本发明中原料匀浆过程的效果可对后续水热效果、洗涤分离效果产生关键的影响。

(2)原料浆料放入带搅拌的水热反应釜中，进行水热合成反应。由于氧化镁只能在高温下开展水合反应，在室温下与水的反应非常缓慢且微弱，此外，特殊形貌的氢氧化镁晶体弱极性晶面上粒子之间是以离子键的方式连接，在氧化镁水合为氢氧化镁过程中，其弱极性晶面上粒子间新键的形成需要更好的活化能，在生长过程中需要克服一定的势能壁垒，因此，本发明中提出一种水热合成反应的方法(水热合成反应的温度为140～160℃，时间为4～6h，搅拌转速为120～600r/min)，可以为氧化镁水合制备花球状氢氧化镁的合成转化与晶体形貌控制过程提供稳定、足量的能量供应，但反应时间不足会影响晶体发育的完整程度，反应温度低无法提供足够的能量克服特定晶面生长的势能壁垒，反应温度过高增加能耗同时也不利于花球状形貌产生；另外，适当的搅拌速度(120～600r/min)可以使物料体系在水热过程中热量与质量的均匀分布，促进晶体的成核与生长，搅拌速度过低时物料体系易出现固体沉降于反应釜底部影响产品质量，搅拌速度过高不仅提高了过程能耗，同时过高的剪切速度会破坏产品晶体的形貌完整。

(3)完成物料固液分离后形成固相滤饼和母液，固相滤饼经洗涤、干燥后得到形貌为花球状的氢氧化镁产品，液相母液作为液体原料回用于制浆过程。固相滤饼的洗涤选用去离子水，由于花球形貌的氢氧化镁晶体相对其他一维、二维形貌的氢氧化镁晶体团聚性较低，在不同形貌晶体的粒径接近时，花球形貌的氢氧化镁浆料的固液分离速度、效率更高，但花球形貌氢氧化镁晶体的比表面积较大，BET测试结果通常在60m²/g以上(相应地，一维晶须状氢氧化镁与二维片状氢氧化镁的比表面积经BET测试后结果通常为＜20和8～10m²/g左右)，其相对吸附母液中杂质能力更强，因此，需要一定量的去离子水对其进行一定次数的充分洗涤。相比于无固定形貌或六方片形貌的氢氧化镁，本发明的花球状氢氧化镁颗粒形态均匀，不易团聚，更便于固液分离和洗涤，解决了在生产无固定形貌或六方片形貌的氢氧化镁过程中因团聚导致杂质难以简单去除的问题，因此，本发明可对杂质较高的氧化镁原料进行有效利用，固相滤饼经充分洗涤、干燥后得到形貌规整的花球状氢氧化镁产品。

(4)一般花球状氢氧化镁合成方法为液体原料一步/分步沉淀法，母液多为无法直接重复利用的含盐废液，本发明的方法采用的是固体原料一步水热法，其反应体系中添加的可溶性晶型塑造剂作为形貌转化催化剂，在母液中电离产生的阴阳离子在水合过程中起到改变晶核表面特性、影响晶粒生长方向、诱导晶粒有序自组装的作用，在反应完成后仍以原有形态存在于体系中，因此，经固液分离后，液相母液为含有可溶性晶型塑造剂的溶液，可作为原料“可溶性晶型塑造剂溶液”回用于制浆环节。

本发明公开了以下技术效果：

(1)本发明针对现有多晶型氢氧化镁合成制备过程存在的(如沉淀合成法产品形貌可控性差、副产含盐母液处置成本高)缺陷和不足，提供了一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁制备方法，以氧化镁为原料，在反应体系中添加可溶性晶型塑造剂后通过一步水热合成方法(反应过程稳定且易于控制，反应完成后进行固液分离，含有可溶性晶型塑造剂的母液可实现完全的循环利用，无废水排放，对环境友好)合成了形貌规整的花球状氢氧化镁产品，可用作无机阻燃剂、贵金属/重金属离子吸附剂以及脱色剂等。

(2)本发明的制备方法采用的是固体原料、无机转晶剂(可溶性晶型塑造剂)，控制一定水热条件合成花球状氢氧化镁产品，与以往采用的沉淀法相比，在产品可控制备、产品质量提高和减少废水排放等方面具有极大优势。

(3)本发明制备花球状氢氧化镁过程中产生的母液可回收利用，克服了以往沉淀法工艺母液产生大量无法回用，且需要处理的盐溶液等缺点，工艺耗水量与母液处理量大幅降低。

(4)本发明制备方法核心过程为水热合成过程，过程条件稳定可控，所需设备简单，易于实现产业化。

(5)相比于无固定形貌或六方片形貌的氢氧化镁，本发明的花球状氢氧化镁颗粒形态均匀，不易团聚，更便于固液分离和洗涤，避免了在生产无固定形貌或六方片形貌的氢氧化镁过程中，因团聚导致杂质难以简单去除的问题，因此，本发明可对杂质较高的氧化镁原料进行有效利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1制备花球状氢氧化镁的工艺流程图；

图2为本发明实施例1～6制备的花球状氢氧化镁的SEM图，其中，A为实施例1，B为实施例2，C为实施例3，D为实施例4，E为实施例5，F为实施例6；

图3为本发明实施例1～6制备的花球状氢氧化镁的XRD图，其中，A为实施例1，B为实施例2，C为实施例3，D为实施例4，E为实施例5，F为实施例6；

图4为本发明对比例1制备的花球状氢氧化镁的SEM图；

图5为本发明对比例1制备的花球状氢氧化镁的XRD衍射峰图；

图6为本发明对比例2制备的晶体产品的SEM图；

图7为本发明对比例2制备的晶体产品的XRD衍射峰图；

图8为本发明对比例3制备的晶体产品的SEM图；

图9为本发明对比例3制备的晶体产品的XRD衍射峰图；

图10为本发明对比例4制备的晶体产品的SEM图；

图11为本发明对比例4制备的晶体产品的XRD衍射峰图；

图12为原料、未制浆处理和制浆处理后经水热反应制备的产品的粒径分布图。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

实施例1

一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法：

(1)原料浆料制备：将氧化镁(工业氧化镁，纯度99％)与可溶性晶型塑造剂溶液(1mol/L氯化镁溶液)混合配制成固含量为5％的混合浆液，混合后放入匀浆机进行制浆(匀浆速度为1800r/min左右，时间为8min左右)，得到原料浆料。

(2)水热合成反应：将原料浆料放入带搅拌的水热反应釜中，设定搅拌速度为120r/min，在180℃水热反应温度下进行4h水热反应，得到完成物料。

(3)完成物料处理：待完成物料冷却后利用抽滤方式进行固液分离，形成固相滤饼和母液；固相滤饼用去离子水作为洗涤液进行洗涤，洗涤液与固相滤饼的质量比为4:1，洗涤3次，在120℃下干燥72h，得到白色粉末产品，即为花球状氢氧化镁(工艺流程图见图1，SEM图见图2A，XRD衍射峰图见图3A)。检测母液中氯化镁的浓度为1.02mol/L，补充适量水使其浓度为1mol/L，可回用于“原料浆料制备”中。

从图2A中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁呈较为规整的花球状，花球的花瓣形状均匀、边缘明显清晰。

从图3A中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁的衍射峰与物相标准衍射卡片#07-0239[Brucite,syn]衍射特征峰001、101、102和110一致，且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为氢氧化镁产品且结晶质量较高。

以上结果说明，本实施例的工艺可以实现制备质量较好、形貌规整的花球状氢氧化镁产品的技术效果。

实施例2

一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法：

(1)原料浆料制备：将氧化镁(工业氧化镁，纯度85％)与可溶性晶型塑造剂溶液(3mol/L氯化镁溶液)混合配制成固含量为12％的混合浆液，混合后放入匀浆机进行制浆，得到原料浆料。

(2)水热合成反应：将原料浆料放入带搅拌的水热反应釜中，设定搅拌速度为480r/min，在140℃水热反应温度下进行6h水热反应，得到完成物料。

(3)完成物料处理：待完成物料冷却后利用抽滤方式进行固液分离，形成固相滤饼和母液；固相滤饼用去离子水作为洗涤液进行洗涤，洗涤液与固相滤饼的质量比为5:1，洗涤5次，在120℃下干燥72h，得到白色粉末产品，即为花球状氢氧化镁(SEM图见图2B，XRD衍射峰图见图3B)。检测母液中氯化镁的浓度为3.2mol/L，补充适量水使其浓度为3mol/L，可回用于“原料浆料制备”中。

从图2B中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁呈较为规整的花球状，花球的花瓣形状均匀、边缘明显清晰。

从图3B中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁的衍射峰与物相标准衍射卡片#07-0239[Brucite,syn]衍射特征峰001、101、102和110一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为氢氧化镁产品且结晶质量较高。

实施例3

一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法：

(1)原料浆料制备：将氧化镁(工业氧化镁，纯度75％)与可溶性晶型塑造剂溶液(0.5mol/L氯化镁溶液)混合配制成固含量为8％的混合浆液，混合后放入匀浆机进行制浆，得到原料浆料。

(2)水热合成反应：将原料浆料放入带搅拌的水热反应釜中，设定搅拌速度为600r/min，在160℃水热反应温度下进行2h水热反应，得到完成物料。

(3)完成物料处理：待完成物料冷却后利用抽滤方式进行固液分离，形成固相滤饼和母液；固相滤饼用去离子水作为洗涤液进行洗涤，洗涤液与固相滤饼的质量比为5:1，洗涤5次，在80℃下干燥72h，得到白色粉末产品，即为花球状氢氧化镁(SEM图见图2C，XRD衍射峰图见图3C)。检测母液中氯化镁的浓度约为0.5mol/L，可回用于“原料浆料制备”中。

从图2C中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁呈较为规整的花球状，花球的花瓣形状均匀、边缘明显清晰。

从图3C中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁的衍射峰与物相标准衍射卡片#07-0239[Brucite,syn]衍射特征峰001、101、102和110一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为氢氧化镁产品且结晶质量较高。

实施例4

一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法：

(1)原料浆料制备：将氧化镁(工业氧化镁，纯度80％)与可溶性晶型塑造剂溶液(0.3mol/L硫酸镁溶液)混合配制成固含量为10％的混合浆液，混合后放入匀浆机进行制浆，得到原料浆料。

(2)水热合成反应：将原料浆料放入带搅拌的水热反应釜中，设定搅拌速度为240r/min，在120℃水热反应温度下进行2h水热反应，得到完成物料。

(3)完成物料处理：待完成物料冷却后利用抽滤方式进行固液分离，形成固相滤饼和母液；固相滤饼用去离子水作为洗涤液进行洗涤，洗涤液与固相滤饼的质量比为4:1，洗涤4次，在120℃下干燥48h，得到白色粉末产品，即为花球状氢氧化镁(SEM图见图2D，XRD衍射峰图见图3D)。检测母液中硫酸镁的浓度为0.3mol/L，可回用于“原料浆料制备”中。

从图2D中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁呈较为规整的花球状，花球的花瓣形状均匀、边缘明显清晰。

从图3D中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁的衍射峰与物相标准衍射卡片#07-0239[Brucite,syn]衍射特征峰001、101、102和110一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为氢氧化镁产品且结晶质量较高。

实施例5

一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法：

(1)原料浆料制备：将氧化镁(工业氧化镁，纯度99％)与可溶性晶型塑造剂溶液(2mol/L硫酸镁溶液)混合配制成固含量为5％的混合浆液，混合后放入匀浆机进行制浆，得到原料浆料。

(2)水热合成反应：将原料浆料放入带搅拌的水热反应釜中，设定搅拌速度为200r/min，在160℃水热反应温度下进行6h水热反应，得到完成物料。

(3)完成物料处理：待完成物料冷却后利用抽滤方式进行固液分离，形成固相滤饼和母液；固相滤饼用去离子水作为洗涤液进行洗涤，洗涤液与固相滤饼的质量比为3:1，洗涤4次，在80℃下干燥72h，得到白色粉末产品，即为花球状氢氧化镁(SEM图见图2E，XRD衍射峰图见图3E)。检测母液中硫酸镁的浓度为2.05mol/L，补充适量水使其浓度为2mol/L，可回用于“原料浆料制备”中。

从图2E中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁呈较为规整的花球状，花球的花瓣形状均匀、边缘明显清晰。

从图3E中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁的衍射峰与物相标准衍射卡片#07-0239[Brucite,syn]衍射特征峰001、101、102和110一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为氢氧化镁产品且结晶质量较高。

实施例6

一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法：

(1)原料浆料制备：将氧化镁(工业氧化镁，纯度90％)与可溶性晶型塑造剂溶液(1.5mol/L硫酸镁溶液)混合配制成固含量为12％的混合浆液，混合后放入匀浆机进行制浆，得到原料浆料。

(2)水热合成反应：将原料浆料放入带搅拌的水热反应釜中，设定搅拌速度为300r/min，在140℃水热反应温度下进行6h水热反应，得到完成物料。

(3)完成物料处理：待完成物料冷却后利用抽滤方式进行固液分离，形成固相滤饼和母液；固相滤饼用去离子水作为洗涤液进行洗涤，洗涤液与固相滤饼的质量比为5:1，洗涤5次，在80℃下干燥60h，得到白色粉末产品，即为花球状氢氧化镁(SEM图见图2F，XRD衍射峰图见图3F)。检测母液中硫酸镁的浓度为1.56mol/L，补充适量水使其浓度为1.5mol/L，可回用于“原料浆料制备”中。

从图2F中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁呈较为规整的花球状，花球的花瓣形状均匀、边缘明显清晰。

从图3F中可以看出，本实施例制备的花球状氢氧化镁的衍射峰与物相标准衍射卡片#07-0239[Brucite,syn]衍射特征峰001、101、102和110一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为氢氧化镁产品且结晶质量较高。

对比例1

同实施例2，区别仅在在于，步骤(2)中的搅拌速度1000r/min，产出花球状氢氧化镁(SEM图见图4，XRD衍射峰图见图5)。

从图4可以看出，因搅拌速度相对较高导致了产品形貌产生了一定程度的破损，本对比例制备的花球状氢氧化镁球状形态不佳、部分为花球破碎后的碎片堆积，且呈球状的晶体产品的花瓣规整程度较低并夹杂了大量的碎片。

从图5中可以看出，本对比例制备的花球状氢氧化镁的衍射峰与物相标准衍射卡片#07-0239[Brucite,syn]衍射特征峰001、101、102和110一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为氢氧化镁产品且结晶质量较高。

对比例2

同实施例2，区别仅在在于，步骤(2)中的水热反应时间为1h。产出晶体产品(SEM图见图6，XRD衍射峰图见图7)。

从图6可以看出，因反应时间不足导致了原料未能完全转化，产品及原料夹杂，无法体现规整形貌。

从图7中可以看出，本对比例制备的产品的衍射峰与物相标准衍射卡片#07-0239[Brucite,syn]的衍射特征峰001、101、102和110和物相标准衍射卡片#45-0946[Periclase,syn]的衍射特征峰200、220和311均有重合，证明其为氧化镁与氢氧化镁晶体的混合物。

对比例3

同实施例2，区别仅在在于，将氯化镁溶液替换成相同浓度的氢氧化钠溶液。产出晶体产品(SEM图见图8，XRD衍射峰图见图9)。

图8中可以看出，将氯化镁替换成氢氧化钠之后产品呈二维片状，晶体形貌边界清晰、边缘整齐，证明氢氧化钠在该反应条件下对晶体生长、组装方向的主要影响为二维生长方向，与本发明中采用的氯化镁的作用不同。

从图9中可以看出，本对比例制备的产品的衍射峰与物相标准衍射卡片#07-0239[Brucite,syn]衍射特征峰001、101、102和110一致，证明以氢氧化钠做为晶型转化促进剂时可生成氢氧化镁晶体产品。

综上，在其他条件相同的情况下，将氯化镁替换成氢氧化钠后可同样可制备氢氧化镁晶体产品，但其形貌为规整的二维片状。

对比例4

同实施例6，区别仅在在于，将硫酸镁溶液替换成相同浓度的氢氧化钠溶液。产出晶体产品(SEM图见图10，XRD衍射峰图见图11)。

从图10可以看出，将硫酸镁替换成氢氧化钠之后产品呈二维片状，晶体形貌边界清晰、边缘整齐，证明氢氧化钠在该反应条件下对晶体生长、组装方向的主要影响为二维生长方向，与本发明中采用的硫酸镁的作用不同。

从图11中可以看出，本对比例制备的产品的衍射峰与物相标准衍射卡片#07-0239[Brucite,syn]衍射特征峰001、101、102和110一致，证明以氢氧化钠做为晶型转化促进剂时可生成氢氧化镁晶体产品。

综上，在其他条件相同的情况下，将硫酸镁替换成氢氧化钠后可同样可制备氢氧化镁晶体产品，但其形貌为规整的二维片状。

效果例1

水热法作为一种无机晶体功能材料制备方法，提供了能量供给和反应工艺参数稳定的结晶环境，较高的反应温度有利于克服能量势垒，可使用更为便宜的原料制取价值较高、形貌特殊的结晶产品，产出产品晶体具有晶粒发育更完整、粒度分布更均匀的优点。与此同时，除水热过程外，前处理过程亦可对产品晶体的颗粒分布产生一定程度的影响，原料、未制浆处理产品(经过水热处理)、制浆处理后产品(经过水热处理)的粒径分布数据D₅₀、D₉₀和标准差SD如下表1及图12中所示。

制浆和水热处理的方法与对比例1相同。

表1

表1中，N代表未制浆处理后水热得到的产品，3个样品分别用N1、N2、N3指代；D代表制浆处理后水热得到的产品，4个样品分别用D1、D2、D3、D4指代。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种以氧化镁为原料的花球状氢氧化镁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化镁和可溶性晶型塑造剂溶液混合后制浆，得到原料浆料，对原料浆料进行水热合成反应后固液分离，固相即为所述花球状氢氧化镁；

所述可溶性晶型塑造剂溶液为氯化镁溶液；

所述水热合成反应的温度为120～180℃，时间为2～8h，搅拌转速为120～600r/min。

2.根据权利要求1所述的花球状氢氧化镁的制备方法，其特征在于，所述氧化镁为纯度为75～99％的工业氧化镁。

3.根据权利要求1所述的花球状氢氧化镁的制备方法，其特征在于，所述氯化镁溶液的浓度为0.3～3mol/L。

4.根据权利要求3所述的花球状氢氧化镁的制备方法，其特征在于，所述氯化镁溶液的浓度为0.5～2mol/L。

5.根据权利要求1所述的花球状氢氧化镁的制备方法，其特征在于，所述原料浆料的固含量为5～12％。

6.根据权利要求1所述的花球状氢氧化镁的制备方法，其特征在于，所述水热合成反应的温度为140～160℃，时间为4～6h，搅拌转速为120～600r/min。