燃料种类对低温燃烧合成纳米MgO颗粒的影响.pdf

塑 』 科 2006年增刊(37)卷 苎!一 燃料种类对低温燃烧合成纳米MgO颗粒的影响+ 许前丰，杜丽影，严有为 (华中科技大学模具技术国家重点实验室，湖北武汉430074) 摘要： 以硝酸镁为氧化荆，选择柠檬酸和尿素分别 在低温燃烧合成工艺中，还原剂(即燃料)的种类 为还原荆(燃料)，采用低温燃烧合成(LCS)技术制备 对溶胶凝胶的形成、燃烧反应过程及最终合成产物特 纳米MgO颗粒。着重研究了这两种燃料对溶胶凝胶 性等有着直接的影响。为此，本文以硝酸镁为氧化剂， 的形成、燃烧合成过程及最终合成产物特性的影响。 分别选择柠檬酸和尿素为还原剂(燃料)，研究燃料种 结果表明，刹用这两种燃料都可实现纳米MgO颗粒 类对低温燃烧合成MgO纳米颗粒的影响。 的低温燃烧合成，但尿素一硝酸镁体系仅能形成溶胶， 2实验 其燃烧形式为溶液燃烧，合成MgO颗粒的平均尺寸 为47．4nm；而柠檬酸一硝酸镁体系则可进一步形成凝 以分析纯的硝酸镁、柠檬酸和尿素为原料，根据推 胶，其燃烧形式为固态(凝胶)燃烧，合成MgO颗粒的进剂热化学理论先计算氧化剂的总氧化价和有机燃料 平均尺寸仅为15．7rim。 总还原价，计算得出氧化剂(硝酸镁)与有机燃料(柠檬 关键词：燃料；低温燃烧合成(LCSl；溶胶；凝胶；纳酸或尿素)的配比。凝胶或溶胶的制备及纳米MgO 米MgO颗粒 颗粒的合成过程如下：将定量的硝酸镁溶于去离子水 中图分类号：TB34 文献标识码：A 中，然后缓慢的加人一定比例的燃料，边加边搅，待燃 文章编号：1001-973l(2006)增刊一0380—03 料溶解完全后得到透明的溶液，水浴加热后柠檬酸一 硝酸镁体系转化为凝胶，尿素一硝酸镁体系转化为稳定 1 引 言 溶胶；凝胶于130(2烘干后在空气中直接点燃，发生自 纳米MgO是一种新型的高功能精细无机材料， 蔓延燃烧得蓬松体A，溶胶则直接放置于自制点火装 由于颗粒的超细微化，使得纳米MgO具有表面效应、 置中加热，随着水分的蒸发溶胶不断浓缩，在500℃时 体积效应，量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等，这些 发生剧烈燃烧反应得疏松蘑菇状产物B。具体实验流 效应结台其固有的性质，使它在光，电、磁、化学等方面 程如图1所示。 表现出与块体MgO材料截然不同的特性，从而开辟 了一系列新的应用领域““]。例如在医学上，纳米 MgO表现出有良好的杀菌抗菌功能，递优于通常的银 系杀菌剂；纳米MgO与高聚物或其它材料复合具有 良好的微波吸收系数，成为吸波材料研究的热点之一， 也可作化妆品、香粉、油漆充填材料和脂肪分解剂或医 药品的擦光剂等；另外，在纳米相陶瓷的制备中，采用 纳米MgO，不使用烧结助剂便可实现低温烧结制成高 致密的细晶陶瓷。 目前，纳米M90颗粒的制备方法主要有室温固 相法、气相氧化法、气相热解法、均匀沉淀法、溶胶一凝 图1低温燃烧合成纳米MgO颗粒的流程图 胶法等””]。近些年来，人们基于氧化一还原反应的原 1 Schemeofthe of Fig preparation 理，将溶胶一凝胶(sol—gel)湿化学合成法与自蔓延高温 MgOpowdersbyLCS 合成(SHs)法有机结合起来，开发了～种以有机物为 CuKa)