合成具有方块组装多级结构的氧化镁微纳米材料及性能测定

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摘要：多孔结构的纳米材料由于比表面积大，气体扩散能力强，在化学、生物学、医学方面有巨大潜在用途。由于多级结构的材料形貌、维度、取向是可控的，所以可以利用其特殊的空间结构更好的研究催化和分子分离技术。因此，一种兼具表面多孔和多级组装的微纳米晶体催化性能的提高有很大的帮助。在本论文中，我们以四水合乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)做为主要镁的来源，以聚乙烯吡咯烷酮（PVP)为形貌控制剂，合成了具有块组装多级结构的碱式碳酸镁，在一定温度下煅烧后，得到了表面呈多孔状、多级结构方块组装氧化镁微纳米材料，光催化效率较高。50900

毕业论文关键词：氧化镁、方块组装、多孔结构

Synthesis of multi structured MgO micro-nano materials assembled by cubes and corresponding properties

Abstract: Because of the large specific surface area and high gas diffusion capacity, the porous structure has great potential applications in chemistry, biology, medicine and so on. Because the structure, dimension and orientation of the multilevel structure can be controlled, therefore, it can be used of the special space structure to study the catalysis and molecular separation technology. Based on the above analysis, the synthesis of a porous structure micro-nano crystal with multi-level structure can improve the catalytic performance. In this thesis, using magnesium acetate as the magnesium source, we synthesize magnesium carbonate basic ( Mg(OH)2·MgCO3 ) multi structured micro-nano materials assembled by cubes with the help of polyvinyl pyrrolidone (PVP) .After calcination at a certain temperature, the porous structure magnesium Oxide (MgO) micro-nano assembled by cubes were obtained, which showed a good photocatalytic catalytic properties.

Keywords: MgO、Cubic assembly、Porous structure

1、前言

氧化镁是一种多功能的无机化学材料，在很多行业都有所应用。氧化镁的制备途径主要有：固、气相法制备氧化镁相和液相法制备氧化镁，其中液相法应用较为广泛[1]，由于氧化镁在光电磁化学应用领域的特性，近年来，受到科学家的广泛关注[2]。其中，特别是当氧化镁分子大小达到纳米级别，则具有颗粒直径小，纯度高、硬度强、熔点高、反应活性高、吸附性强、比表面积大等优点[3-4]，在光化学以及电化学等科学领域，很有研究价值。我们实验室采用的是液相法来控制合成氧化镁纳米材料的表面结构。

多孔材料促进了催化、分子分离技术的进步[5]，是新兴技术和清洁能源的重要来源和保证。多孔金属氧化物材料表现出优异的光催化活能，由于其表面呈多孔的相貌，因此比表面积较大，染料光降解能力强[6]。例如，李广济采用水热反应合成一种方块状氧化镁。后期煅烧后，形成多孔的特殊材料, 利用其较大的比表面积，可以作为新型清洁吸附剂。合成方法是，硫酸镁（MgSO4）为镁源，以尿素作为沉淀剂的方法来做的。合成的产物不仅可以吸附生活中的有毒有机物以及废水中的重金属化合物，而且对有毒气体吸收效果好[7]；戴洪兴合成了一种氧化镁，排列有序，表面呈现蠕虫状介孔形貌。他是以适当的试剂作为为软、硬模板来制备的，合成的多晶氧化镁在识别分子、选择性吸附、催化转化等方面应用价值颇为广泛[8]；张世刚制备出了一种多孔氧化镁，具有独特的鸟巢状形貌，他是通过在沸腾的条件下，在碳酸钾溶液中加入硝酸镁，实验证明，在高温煅烧下鸟巢形貌的氧化镁能稳定存在。产物在催化-降解能力强，尤其对多元醇的催化-降解选择性强[9]。

形貌、结构不同，纳米材料的物理化学性质各异[10]。在过去的十年中，形貌、维度、取向可控的多级纳米材料由于其特有的一系列新奇结构及性能，拓宽了纳米材料的应用领域[11]。到目前为止，已经合成出来的关于氧化镁的各种形貌的多级结构有：氧化镁纳米棒、氧化镁纳米片、颗粒状纳米氧化镁、薄膜状纳米氧化镁等。例如，张琳琳制得多级多孔氧化镁(MgO)，她是通过调节工艺参数，改变室温，形成共沉淀来合成的。原料有：六水合氯化镁（MgCl2·6H2O) 和草酸钠(Na2C2O4)，辅助热分解剂——NP-9（壬基酚聚氧乙烯醚）[12]。但是，具有方块组装多级结构的氧化镁微纳米材料目前还没有人研究，而我们以四水合醋酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)为镁源，我们实验室通过水热法来控制合成氧化镁纳米材料。