[发明专利]一种高比表面积氟化镁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟化镁的制备方法，尤其涉及一种高比表面积氟化镁的制备方法。 

技术背景

氟化镁是工业生产中重要的原材料，广泛地应用于陶瓷、玻璃制造；在冶金工业中作助熔剂；在光学中作涂层、膜材料或荧光材料。尤其是热压氟化镁材料，由于其在中波红外波段有极高的红外透过率；较高的机械强度和抗热冲击性；较小的介电常数和介电损耗以及各向同性等诸多特点，是良好的中波红外窗口、整流罩材料和中波红外/毫米波(微波)复合天线罩材料，广泛用于红外制导、红外成像制导、红外/毫米波(微波)复合制导以及飞机红外吊舱、光电雷达等红外跟踪、探测、制导系统中。同时氟化镁具有非常好的耐腐蚀性、高稳定性等特点，可以作为催化剂或载体用于具有特殊环境的催化反应中，如含腐蚀性气体氟化氢的反应，例如氟氯烃(CFCs)、氢氟烃(HCFCs)的生产过程中常用到的固体酸催化剂。目前工业上生产氢氟烃及氯氟烃的过程中通常会涉及到氟氯交换反应，常用的催化剂是氟化铝负载的铬基催化剂，但是铝基固体酸催化剂酸性较强，催化反应过程中容易结炭，使催化剂快速失活，影响催化剂寿命。而氟化镁作为载体制备催化剂时，具有中等强度的酸中心，在氟氯交换反应中具有更好的稳定性和使用寿命，因此具有更好的应用前景。 

研究表明氟氯交换反应是一个典型的酸催化反应，当氟化镁作为氟化催化剂载体时，其比表面积与催化剂的活性密切相关，氟化镁的比表面积越高时，其结晶度就越低，表面上的镁离子就会以多配位的形式存在，Lewis酸性位就越多，活性位的数目就越多。所以，合成高比表面积氟化镁的意义非常重大。 

目前，国内外关于高比表面积纳米氟化镁的制备方法的文献较少，国内还没有相关专利。德国洪堡大学的Erhard Kemnitz教授以HF为氟源，在无水条件下，采用昂贵的有机镁(Mg(OMe)₂)，用微波辅助溶胶凝胶法制备出了微量的比表面积在150m²/g的HS-MgF₂晶体。比利时布鲁塞尔大学的Wojciechowska教授等在氟化镁晶体中掺入高比表面积的氧化镁MgO，以提高比表面积，所得材料的比表面积可达126m²/g。新西兰的Wuttke教授等用氟化-水解两步法制备了含羟基的MgF_2-x(OH)_x，再经焙烧等步骤的处理，可生产出比表面积为120-150m²/g的金属氧氟化物。工业上氟化镁的生产通常采用氢氟酸和菱镁矿粉作为原料由沉淀法制备，其他还有微乳液法，溶胶-凝胶法和微波辅助沉淀法等。现有的沉淀法生产的MgF₂是接近中性的固体物质，结晶度较高，比表面积较小(一般在50m²以下，有些仅为5-10 m²)。中国人民解放军第二炮兵工程学院的吴婉娥等以氯化镁和氟化铵为原料，采用直接沉淀法，在氮气气氛下，利用冷凝回流装置、超声波清洗器等设备制得一种球形纳米氟化镁颗粒，纯度较高。多氟多化工股份有限公司的李世江等以氟硅酸和氧化镁为原料，经过滤、浓缩、洗涤、水解、干燥等步骤制得高纯度的氟化镁。中国航天科技集团公司第五研究院的李中华等采用磁控溅射法用复合靶制备了ITO/MgF₂导电性复合涂层，其柔韧性好，对光线有增透的作用。到目前为止，关于氟化镁材料制备的专利主要集中在高纯度的氟化镁的制备和其在光学材料和膜材料上的应用，还没有高比表面氟化镁制备的专利，也没有将氟化镁作为催化剂载体或固体酸催化剂的专利。 

综上所述，现有的高比表面积的氟化镁的制备方法，至少存在以下问题之一：(1)原材料昂贵：采用昂贵的有机镁源，2)生产或反应条件苛刻：在无水无氧的环境下进行反应，3)工艺流程复杂：在焙烧过程中添加适量的造孔剂。4)原料有强腐蚀性：对实验设备有强烈腐蚀性。所以使高比表面氟化镁产量小，工业放大困难，难以实现工业化。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的大多数方法制备的氟化镁的比表面积较低、制备工艺复杂、生产成本高、环保压力大、不便于操作与控制、对装置腐蚀性大的不足之处，提供一种制备方法简单、生产成本低、环保压力小、易于操作和控制、对装置腐蚀性小的制备高比表面积氟化镁的方法。 

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：