高純納米氫氧化鎂

納米氫氧化鎂分子式Mg（OH）₂，白色微細粉，無毒、無味、無腐蝕，相對密度2.36，折射率1.561，350℃開始分解，430℃時分解迅速，490℃時全部分解，溶于強酸溶液及按鹽溶液，不溶于水。

（1）光學(xué)性質(zhì)

金屬材料的晶粒尺寸減小至納米級別時，顏色多變?yōu)楹谏?，而且粒徑減小。納米粒子的吸光能力與其顏色成正比。能級的量子尺寸效應(yīng)及晶粒表面電荷分布也會影響到吸光的過程。晶粒中傳導(dǎo)電子能級常常凝聚成很窄的能帶而造成窄的吸收帶。非線性光學(xué)效應(yīng)成為納米材料光學(xué)性能研究的另外一個方面。

（2）電磁性質(zhì)

金屬材料原子的間距與粒子粒徑的變化成正比。所以，當(dāng)金屬晶粒處在納米范圍內(nèi)時，其密度會隨著間距的變小而增大。這樣，金屬中自由電子的平均自由程就會減小，電導(dǎo)率也隨之減小。在磁結(jié)構(gòu)上，粗晶材料和納米材料具有很大的差異，一般情況下，磁性材料的磁結(jié)構(gòu)是由許多磁疇組成，疇間通過疇壁分隔開來，由疇壁運動實現(xiàn)磁化。在納米材料中，粒徑小于某一臨界值時，所有的晶粒都呈現(xiàn)單磁疇結(jié)構(gòu)，而矯頑力顯著變大。當(dāng)納米材料晶粒尺寸減小時，磁芯材料的磁有序狀態(tài)會發(fā)生根本性的變化。例如，粗晶狀態(tài)下為鐵磁性的材料，在粒徑小于某一臨界值時，可以轉(zhuǎn)化為超順磁狀態(tài)。

（3）化學(xué)催化性能

由于納米材料粒徑的變小，表面的原子數(shù)將占有很大的比例，吸附能力會加強，化學(xué)活性隨之增大。所以，在室溫條件下，很多金屬納米材料在空氣中發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)而燃燒。暴露在大氣環(huán)境中的無極納米材料會吸附氣體，形成吸附層。利用這一特性，可以使用納米材料制成氣敏原件，實現(xiàn)對不同氣體進行檢測。金屬納米材料的催化性能表現(xiàn)為在適宜的條件下可催化斷裂H-H鍵、C-C鍵、C-O鍵、C-H鍵等。納米材料作為催化劑的主要優(yōu)點有無細孔、無雜成分、自由選擇組分、條件溫和、使用方便等。

（4）熱性質(zhì)

在組成相的尺寸足夠小時，在限制的原子系統(tǒng)中的各種彈性和熱力學(xué)參數(shù)變化，會導(dǎo)致平衡相的改變。通過熱重實驗分析可知，平均粒徑為40nm的納米銅粒子的熔點由1053℃降至750℃。納米材料的熔點小于同類的粗晶材料，而比熱容大于粗晶材料。

納米氫氧化鎂確保粒子的小尺寸

液膜的厚度限制Mg(OH)2粒子長大，確保粒子的小尺寸

從上述明顯看出，Mg(OH)2晶體的成核、生長和終止過程，是在受到液膜厚度限制的環(huán)境內(nèi)完成的，因此厚度足夠小的液膜環(huán)境限制了Mg(OH)2粒子繼續(xù)長大。當(dāng)Mg、OH和包覆劑的濃度確定，各反應(yīng)物的加料流速不變，反應(yīng)溫度和pH值不變時，液膜的厚度決定了Mg(OH)2粒子是小尺寸的。

包覆劑參與Mg(OH)2粒子的終止過程，也是限制Mg(OH)2粒子繼續(xù)長大的重要因素之一。制得的產(chǎn)品經(jīng)XRD測定，按Scherrer公式，由101衍射峰計算得到 Mg(OH)2粒子的粒徑為28nm。

氫氧化鎂粒徑尺寸、粒徑和形態(tài)的分布可控，確保每批產(chǎn)品質(zhì)量相同

因為氣泡液膜反應(yīng)器的特殊功能，在液膜中的Mg、OH和包覆劑處在微觀混合均勻狀態(tài)，因此在液膜內(nèi)Mg(OH)2的局部過飽濃度的分布是均勻的。產(chǎn)品粒徑的大小、粒徑和形態(tài)的分布受Mg(OH)2的局部過飽濃度的分布影響。當(dāng)Mg、OH和包覆劑的濃度確定，各反應(yīng)物的加料流速不變，反應(yīng)溫度和pH值不變時，局部過飽濃度的分布和液膜的厚度受攪拌轉(zhuǎn)速控制。氣泡液膜反應(yīng)器設(shè)有可精確調(diào)控和顯示轉(zhuǎn)速的泡罩蝶式攪拌器，以及計量泵、在線pH計和溫度計，可以做到精確控制液膜的厚度和Mg(OH)2的局部過飽濃度的均勻性，達到控制Mg(OH)2的粒徑尺寸、粒徑和形態(tài)均勻分布，確保每批產(chǎn)品質(zhì)量相同。

納米氫氧化鎂抑止團聚

氣相界面和新生態(tài)納米粒子的原位包覆抑止團聚

在氣泡液膜法制備Mg(OH)2粒子的過程中， Mg(OH)2粒子一旦生成，即新生態(tài)粒子，就發(fā)生原位包覆，甚至包覆劑參與了Mg(OH)2粒子的終止過程，生成Mg(OH)2膠囊粒子，其表面吸附大量氣體，形成氣相界面。氣相界面和新生態(tài)粒子的原位包覆抑止團聚。這是其它制備納米粒子的方法不易達到的。

實驗表明沒有加入包覆劑時，在氣泡液膜中生成的Mg(OH)2粒子也吸附氣體，形成氣相界面，抑止團聚，同樣可制得疏松型Mg(OH)2納米粒子。因此，可以用氣泡液膜法來生產(chǎn)高純度氧化鎂的前驅(qū)體，不帶包覆劑的納米Mg(OH)2。

納米氫氧化鎂減少水排放

初產(chǎn)物為礦化泡沫，易過濾，易洗滌，減少水排放

在氣泡液膜中，隨著Mg(OH)2膠囊納米粒子的生成，其表面吸附大量氣體，形成氣相界面，一方面抑止團聚，另一方面形成礦化泡沫。反應(yīng)物流出反應(yīng)器后，礦化泡沫在陳化槽中逐漸漂浮在上層，同時“泌水”，大部分水溶性雜質(zhì)在下面的水層中，已被分離除去，有利于后續(xù)的洗滌。初產(chǎn)物是疏松的礦化泡沫，也易過濾、易洗滌，減少水排放。

疏松型產(chǎn)品在基體中易分散為單個納米粒子而表現(xiàn)出納米功能。

由于包覆劑與Mg(OH)2納米粒子的表面間以化學(xué)鍵結(jié)合，形成包覆劑單分子膜，生成膠囊納米粒子，增加了Mg(OH)2納米粒子與高分子材料等載體間的相容性，促進Mg(OH)2納米粒子在載體中的分散性。

由于氣泡液膜法生產(chǎn)的Mg(OH)2納米粒子的表面吸附大量氣體，形成氣相界面，在納米Mg(OH)2聚集體中，片狀納米粒子采取無序堆積，產(chǎn)品是疏松型的。當(dāng)納米Mg(OH)2添加到高分子材料中，一起加工時，氣體受熱，迅速膨脹，形成比Mg(OH)2納米粒子大得多的氣泡。氣泡周圍的高分子熔體產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，將納米粒子拉開，增加了Mg(OH)2納米粒子的分散性。這一過程為原位氣泡拉伸法制備LDPE/nano-Mg(OH)2復(fù)合材料力學(xué)性能研究所證實。

納米氫氧化鎂節(jié)能降耗

可實施工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，節(jié)能降耗；

Mg和OH被壓縮在極薄的液膜內(nèi)，極大地強化傳質(zhì)，極大地強化沉淀反應(yīng)，非常有利于包覆劑對初生態(tài)Mg(OH)2納米粒子的包覆。在常溫常壓下就可順利起動反應(yīng)，反應(yīng)自身所放熱量就可維持反應(yīng)順利進行，節(jié)省能量。

NA-LS-801L連續(xù)操作式氣泡液膜反應(yīng)器的中試結(jié)果，為氣泡液膜法工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)納米Mg(OH)2提供了必要的數(shù)據(jù)，打下了良好的基礎(chǔ)。在氣泡液膜反應(yīng)器中，反應(yīng)物料連續(xù)通過反應(yīng)器，只有正處在反應(yīng)器中的那一部分物料才被攪拌，發(fā)生反應(yīng)，很快流出反應(yīng)器，而不是將大量的反應(yīng)物料在反應(yīng)器中長時間停留，攪拌，返混。因此節(jié)能降耗。年產(chǎn)600噸納米Mg(OH)2的氣泡液膜反應(yīng)器主機的功率僅5KWH，比其它方法的能耗小得多。

可生產(chǎn)系列多品種產(chǎn)品，工藝簡練，流暢，設(shè)備精巧，易操作，易檢修。

納米氫氧化鎂創(chuàng)新點

（1）在國內(nèi)外首先用氣泡液膜法生產(chǎn)納米Mg(OH)2（已獲得國家發(fā)明專利證書）；

（2）設(shè)計和制造出氣泡液膜法的關(guān)鍵設(shè)備—氣泡液膜反應(yīng)器；

（3）實現(xiàn)了新生態(tài)Mg(OH)2納米粒子的原位包覆；

（4）Mg(OH)2膠囊納米粒子形成礦化泡沫，產(chǎn)品易過濾，易洗滌；

（5）納米粒子間形成氣相界面，抑止團聚，疏松型納米Mg(OH)2產(chǎn)品，有利于在載體中的分散。2100433B